manual de boas prÁticas para anÁlise estrutural …

CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DOS CAMPOS GERAIS – CESCAGE

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ISSN: 2178-3586 / 21ª Edição / Jan – Jul de 2020

MANUAL DE BOAS PRÁTICAS PARA ANÁLISE ESTRUTURAL DE TELHADOS PARA A INSTALAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS: EMBASAMENTO

TÉCNICO E TEÓRICO

Paulo Henrique Bobbato1, Russyan Carlos Nass2, Rodrigo Uczak3, Marcia Regina Werner Schneider Abdala4

1Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais - Curso de Engenharia Civil. Ponta Grossa – PR –

Brasil. E-mail: [email protected].

2Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais - Curso de Engenharia Civil. Ponta Grossa – PR – Brasil. E-mail: [email protected].

3Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais - Curso de Engenharia Civil. Ponta Grossa – PR –

Brasil. E-mail: [email protected].

4Centro de Ensino Superior dos Campos Gerais - Curso de Engenharia Civil. Ponta Grossa – PR – Brasil. E-mail: [email protected].

Resumo: Esse trabalho se propõe a apresentar a análise estrutural de telhados para a instalação de sistemas fotovoltaicos, a partir de referencial técnico e teórico. A pesquisa tem cunho qualitativo, e se caracteriza como revisão bibliográfica. A partir de uma plataforma de busca acadêmica, elencaram-se trabalhos referentes à temática, e sustentando-se nas diretrizes da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, desenvolveram-se subtópicos aos resultados e discussão, que são intitulados: elaboração e instalação de projetos fotovoltaicos; telhados; sistemas fotovoltaicos: estrutura e características; e análise estrutural. Considerando o material consultado, e as relações propostas no trabalho, reiterou-se a importância do profissional da Engenharia Civil para a realização da Análise Estrutural do telhado na elaboração de projetos de instalação de sistemas fotovoltaicos, principalmente em um período em que a demanda para esse tipo de instalação se populariza. Palavras-chave: Energia Solar, Painel Solar, Instalação, Estrutura, Engenharia Civil.

Abstract: This work aims to present the structural analysis of roofs for the installation of photovoltaic systems, based on technical and theoretical framework. The research has a qualitative nature, characterized as a bibliographic review. Based on an academic search platform, works related to the theme were listed, and based on the guidelines of the Brazilian Association of Technical Standards - ABNT, subtopics were developed to the results and discussion, which are entitled: elaboration and installation of projects photovoltaic; roofs; photovoltaic systems: structure and characteristics; and structural analysis. Considering the material consulted, and the relations proposed in the work, the importance of the Civil Engineering professional to carry out the Structural Analysis of the roof in the elaboration of projects for installation of photovoltaic systems was reiterated, especially in a period when the demand for this type of installation becomes popular.

Keywords: Solar energy, Solar panel, Installation, Structure, Civil Engineering.


mailto:[email protected]






INTRODUÇÃO

Esse artigo se propõe a discutir, a partir de referencial teórico e técnico, boas práticas para a análise estrutural de telhados para instalações de sistemas fotovoltaicos.

A Resolução Normativa 482, de 17 de Abril de 2012, da Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL “estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, o sistema de compensação de energia elétrica, e dá outras providências”.

Em seu trabalho de conclusão de curso, Izidoro, Orsi e Cordeiro (2014) realizaram um Estudo do Panorama Nacional para Sistemas Fotovoltaicos conectados à rede após a resolução 482/2012 da ANEEL, considerando as características do Brasil quando da publicação, e traçando previsões que tratavam do consumo e aumento da demanda energética até o ano de 2022.

Tendo como referência dados levantados pela Empresa de Pesquisa Energética – EPE, o trabalho fala de aumentos de demanda que projetavam, de 2013 a 2022: “de 5,8% ao ano para a classe comercial, seguida da classe residencial, com acréscimo de 4,3% ao ano, e finalmente da classe industrial, com 3,4% ao ano” (IZIDORO et. al., 2014, p. 25).

A partir desses dados, os autores tratam dos setores de energia, perpassando o setor hidrelétrico, e apontando que:

Com o objetivo de descongestionar os sistemas de geração em larga escala, alguns países têm incentivado a geração distribuída de energia, onde o consumidor pode gerar a sua própria energia elétrica ou parte dela. Uma das formas para geração própria de consumidores residenciais, comerciais ou industriais, é através de painéis fotovoltaicos, que fazem conversão da radiação solar em energia elétrica (IZIDORO et. al., 2014, p. 26).

Com a existência dessa nova demanda, cria-se um novo nicho de mercado voltado às energias renováveis como, por exemplo, a implementação de sistemas fotovoltaicos em imóveis residenciais, comerciais e industriais de forma que o usuário possa produzir energia elétrica durante os horários de incidência solar.

A Neosolar (2019), em seu material de divulgação de sistemas de energia solar fotovoltaica e seus componentes, elenca quatro elementos que estão presentes no sistema: placas geradoras, ou painéis fotovoltaicos; inversores; baterias; e ainda, controladores de carga.

Levando em conta as informações apresentadas relativas à resolução normativa 482 da ANEEL (2012), o aumento da demanda por energia e as alternativas que surgem (IZIDORO et.al., 2014), e ainda a composição do sistema fotovoltaico, preocupa-se agora com o papel desempenhado por engenheiros em relação à análise estrutural de telhados para as instalações dos sistemas fotovoltaicos.

Para essa discussão, recorrer-se-á às normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas, que são base para a realização dessa análise.

A NBR 8800/2008 (ABNT, 2008), que trata de projeto de estruturas de aço e estruturas mistas de aço e concreto de edifícios, que segundo o catálogo da ABNT estabelece, com base no método dos estados-limites, “os requisitos básicos que devem ser obedecidos no projeto à temperatura ambiente de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edificações”;





A NBR 14762/2010 (ABNT, 2010), que trata de dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio, que também de acordo com o catálogo da ABNT estabelece, com base no método dos estados-limites,

os requisitos básicos que devem ser obedecidos no dimensionamento, à temperatura ambiente, de perfis estruturais de aço formados a frio, constituído por chapas ou tiras de aço carbono ou aço de baixa liga, conectados por parafusos ou soldas e destinados a estrutura de edifícios (ABNT, 2010)

A NBR 6123/1988 (ABNT, 1988), versão corrigida 2/2013, que trata de forças devido ao vento em edificações, que de acordo com o catálogo da ABNT “fixa as condições exigíveis na consideração das forças devidas à ação estática e dinâmica do vento, para efeitos de cálculo de edificações”;

A NBR 6120/1980 (ABNT, 1980), versão corrigida 2000, que trata de cargas para o cálculo de estruturas de edificações, que segundo o catálogo da ABNT “fixa as condições exigíveis para determinação dos valores das cargas que devem ser consideradas no projeto de estrutura de edificações, qualquer que seja sua classe e destino, salvo os casos previstos em normas especiais”;

A NBR 14323/2013 (ABNT, 2013), que trata de projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios em situação de incêndio, tendo como objetivo, ainda de acordo com o catálogo da ABNT estabelecer, com base no método dos estados limites

Os requisitos para o projeto das estruturas de aço e das estruturas mistas de aço e concreto em situação de incêndio e edificações cobertas pelas ABNT NBR 8800 e ABNT NBR 14762, conforme os requisitos de resistência ao fogo, prescritos pela ABNT NBR 14432 ou legislação brasileira vigente (ABNT, 2013);

Ainda, a NBR 8681/2003, versão corrigida 2004, que trata de ações e segurança nas estruturas – procedimento:

Esta Norma fixa os requisitos exigíveis na verificação da segurança das estruturas usuais da construção civil e estabelece as definições e os critérios de quantificação das ações e das resistências a serem consideradas no projeto das estruturas de edificações, quaisquer que sejam sua classe e destino, salvo os casos previstos em Normas Brasileiras específicas (ABNT, 2003);

E finalmente, a NBR 7190/1997 (ABNT, 1997), que trata de projeto de estruturas de madeira, e segundo o catálogo da ABNT, “fixa as condições gerais que sevem ser seguidas no projeto, na execução e no controle das estruturas correntes de madeira, tais como pontes, pontilhões, coberturas, pisos e cimbres [...]”.

Como colocado previamente, esse artigo preocupa-se com a análise estrutural de telhados para instalações de sistemas fotovoltaicos. Villalva (2019, s/ p.) discute a avaliação prévia dos telhados antes da instalação dos sistemas fotovoltaicos, sendo incisivo na afirmação: “a análise estrutural é necessária em qualquer instalação fotovoltaica”.

VILLALA (2019) também elenca dois passos para realizar a análise dos telhados, sendo o primeiro a avaliação da estrutura, e o segundo, o projeto estrutural.

Além de suas contribuições, esse trabalho se apoiará ainda nas publicações de Roncolatto, Taniguchi, Hax, Pereira, Archilli, e Boa Souza (2018), que defenderam o “Projeto Telhados Solares – Metodologia para Elaboração de Projetos, Montagem e Inspeção de Instalações Fotovoltaicas”, no VII Congresso Brasileiro de Energia Solar, em 2018.





E com o Trabalho de Conclusão de Curso “Análise de Problemas relacionados à Construção Civil Decorrentes das Instalações Fotovoltaicas”, de Erick dos Santos (2019).

Com a apresentação desses dados, procurou-se justificar o tema escolhido para a pesquisa, e da mesma maneira contextualizar os objetivos deste trabalho que envolvem a discussão do aspecto relativo à análise estrutural de telhados para a instalação de sistemas fotovoltaicos, a partir de referencial técnico e teórico.

MATERIAIS E MÉTODOS

Essa pesquisa tem cunho qualitativo, caracterizando-se como revisão bibliográfica.

Em sua realização, procuraram-se trabalhos e artigos acadêmicos que pudessem contribuir com a discussão, a partir do banco de pesquisas e dados disponíveis na plataforma Scielo.

Na busca pela palavra-chave “sistema fotovoltaico” na Plataforma Scielo, foram encontrados sete resultados em português, contudo, ao acrescentar um novo campo, “estrutura”, para que os resultados fossem filtrados, o trabalho apresentado referia-se ao “processamento eletrônico da energia solar fotovoltaica em sistemas conectados à rede elétrica”, assim, procuramos por outros índices: “painel solar” apresentou cinco resultados em português, e nenhum deles tratava do tema proposto.

A busca por “telhado” apresentou 36 resultados em português, e suas discussões não contribuíam para o tema proposto.

E em buscas compostas com “telhado”, e “sistema fotovoltaico”; “telhado”, e “painel solar”; “sistema fotovoltaico”, e “estrutura”; “análise estrutural”, e “sistema fotovoltaico” não apresentaram resultados em português.

A partir dessa busca, direcionou-se a outro banco de pesquisas e dados, o “Google Acadêmico”.

No “Google Acadêmico” as pesquisas por palavras chave não precisaram ser tão restritas, e os materiais foram coletados de pesquisas que resultaram da busca por “análise estrutural”, “telhado”, “sistema fotovoltaico”, e “painel solar”.

Por fim, ainda foi usada a plataforma “Google” para coletar informações de mercado.

Não foi estabelecido um intervalo de tempo para as pesquisas, mas destaca-se que a temática é recente: tanto à discussão relativa aos sistemas fotovoltaicos em si, mas a importância da análise estrutural, considerando a ocorrência dos primeiros problemas que resultaram em trabalhos como o de Villalva (2019).

Também foram consultados materiais usados em outras pesquisas com temáticas semelhantes, os quais estavam devidamente indicados em suas referências bibliográficas.

Além disso, consultou-se e fez-se uso de bibliografia normas técnicas da ABNT, que são imprescindíveis no trabalho de pesquisa e atuação na área da Engenharia Civil, e diversas outras áreas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste tópico, como proposto pela instituição, descreveram-se e discutiram-se as referências bibliográficas encontradas, e procurou-se relacioná-las ao nosso objetivo, de apresentar a análise estrutural de telhados para a instalação de sistemas fotovoltaicos, a partir de referencial técnico e teórico.





Para melhor explanação, dividiu-se essa parte em subtópicos: Elaboração e Instalação de Projetos Fotovoltaicos trata de introduzir as

discussões seguintes com o questionamento: “é simples elaborar e instalar projetos fotovoltaicos?”; com isso, procurou-se demonstrar que a simplicidade atribuída não é adequada quando deixa de se preocupar com questões estruturais que deveriam ser analisadas; O subtópico seguinte:

Telhados, trata de apresentar essa estrutura; assim como Sistemas Fotovoltaicos: estruturas e características, discorre sobre esses

sistemas; É a soma desses três subtópicos introdutórios que permite o quarto, e que

finaliza os Resultados e Discussão: Análise Estrutural.

ELABORAÇÃO E INSTALAÇÃO DE PROJETOS FOTOVOLTAICOS

A razão para Villalva (2019) se preocupar com a produção do artigo técnico publicado no portal canal solar e intitulado “Avaliação prévia dos telhados antes da instalação dos sistemas FV”, segundo o autor, foi a frequência com a qual circulava a informação de que telhados com sistemas fotovoltaicos instalados caíam.

O autor questiona: “foi feita a análise estrutural do prédio e da cobertura antes da instalação do sistema fotovoltaico?” (VILLALVA, 2019), e a preocupação de que a resposta seja afirmativa se aplica em qualquer instalação fotovoltaica, mesmo daquelas residenciais: “a análise estrutural é um preciosismo que acaba sendo dispensado pelo bom senso. Mesmo assim, o bom senso às vezes falha, pois já houve relatos de telhados residenciais que ruíram durante a instalação”.

Da mesma maneira, Santos (2019) aponta:

A instalação de sistemas fotovoltaicos tem se expandido de forma exponencial no Brasil e em diversos países. O projeto de instalação destes sistemas tem sido considerado muito simples e de fácil projeto. Assim, diversos cuidados não têm sido tomados, dentre estes um dos principais é a análise das condições estruturais dos locais onde os sistemas fotovoltaicos estão sendo instalados. Muitos problemas já têm sido constatados (SANTOS, 2019, p. 12).

E essa assunção de facilidade e simplicidade na elaboração e instalação de projetos de sistemas fotovoltaicos está correta? Para responder essa pergunta, apresenta-se a estrutura a receber o sistema fotovoltaico – o telhado – e o sistema em si, composto pelas placas geradoras, inversores, baterias, e controladores de carga. TELHADOS

Os telhados são a cobertura de diferentes edificações, seja o fim destas residenciais, comerciais, ou industriais. Santos (2019), ao discutir essas estruturas em seu trabalho coloca que o sistema fotovoltaico a ser instalado, tem melhor desempenho em telhados planos, “pois facilita a locomoção do instalador e o posicionamento das placas de forma para maximizar o aproveitamento da geração de energia” (SANTOS, 2019, p. 22).

Esse tipo de telhado também apresenta desvantagens, como o acúmulo de águas, e as consequências disso.

Em relação aos telhados inclinados, a grande desvantagem apresentada pelo autor Santos (2019) é o fato de que a estrutura a ser instalada deverá seguir a





inclinação da estrutura que receberá o sistema, nesse caso, o telhado, e assim, a luz do sol não é aproveitada totalmente, ao longo do dia.

Além disso, ele destaca:

O principal problema para a estrutura que suportará essa sobre carga, não é o peso das placas em si, mas sim a carga da incidência dos ventos sobre os painéis que amplia essa sobrecarga, o que pede a atenção de um profissional capacitado na área para a análise dessa estrutura, e ainda para estruturas metálicas deve-se tomar o cuidado para o combate a corrosão do material, afim de evitar patologias (SANTOS, 2019, p. 23).

Nesses casos, refere-se às estruturas que receberão sistemas fotovoltaicos, mas é preciso compreender como se comportam as estruturas de telhado sem a instalação do projeto, e para isso, recorreu-se ao material do professor Eliseu Figueiredo Neto, de 2016, disponível em formato de apresentação de slides, na plataforma docplay.

Aqui, destacar-se-ão aspectos importantes dessa estrutura relativos aos objetivos do trabalho.

Em relação ao projeto, o professor diz que: “qualquer projeto de telhado, para sua perfeita estabilidade e bom funcionamento, deve levar em conta as seguintes condições: inclinação [...]; peso da estrutura; peso da cobertura; e pressão dos ventos” (FIGUEIREDO NETO, 2016, s/ p.).

Além disso, o autor coloca que o que indica a inclinação é o ângulo formado entre a água do telhado e uma linha horizontal. E ainda apresenta as inclinações mais usuais, dentre elas, a laje de cobertura (1 a 3%); zinco ou alumínio (10 a 15%); cimento-amianto (15-25%); telha colonial (20-30%); e telha francesa (25-45%) (FIGUEIREDO NETO, 2016).

E em relação à inclinação apresenta a seguinte relação:

Figura 1: Inclinação telhado

Fonte: (FIGUEIREDO NETO, 2016) disponível em: https://docplayer.com.br/7313642-Calculos-telhado-prof-eliseu-figueiredo-neto.html

Além disso, o professor apresenta uma tabela (tabela 1) de peso por metragem quadrada e inclinação, a partir do tipo de estrutura:

Tabela 1: Parâmetros para diferentes tipos de estrutura

Tipo de Estrutura Kg/m2 Inclinação

Estrutura de madeira e telhas coloniais 150 27%

Estrutura de madeira e telhas francesas 140 30%


https://docplayer.com.br/7313642-Calculos-telhado-prof-eliseu-figueiredo-neto.html





Estrutura de madeira e telhas de cimento amianto 80 20%

Estrutura de madeira e telhas de alumínio 55 15%

Cobertura de laje de concreto 700 -

Fonte: tabela elaborada pelos autores, a partir dos dados de FIGUEIREDO NETO, 2016.

São esses dados que, para o Professor Eliseu Figueiredo Neto (2016) vão ser relevantes no momento de realizar adequações antes de eventuais instalações, já que a estrutura do telhado é calculada a partir do peso das telhas, seu número, para posterior cálculo de inclinação, peso da estrutura e cobertura e ação do vento. Segundo Santos (2019, p. 24):

Um telhado que não foi projetado para receber uma sobrecarga devido a algum tipo de instalação deve ter suas adequações feitas antes de receber qualquer equipamento no local, uma vez que a estrutura é calculada para suportar apenas o peso próprio, ação de ventos e uma carga acidental, a incidência de uma alteração nessa carga pode ocorrer uma patologia na estrutura e até mesmo vir a colapso (SANTOS, 2019, p. 24).

Considerando que a sobrecarga tratada nesse artigo se refere a projetos de instalação de sistemas fotovoltaicos, o próximo tópico preocupa-se em apresentar quais são as estruturas para esse fim disponíveis no mercado.

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS: ESTRUTURAS E CARACTERÍSTICAS

Em artigo publicado no portal Sharenergy, Lucas Lau (2017) trata do

desenvolvimento do setor de engenharia de estruturas, impulsionado pelo crescimento da energia solar fotovoltaica.

O autor dedica um capítulo à montagem em telhado, e sobre isso, ele coloca: “Quando o assunto é geração distribuída, o tipo de instalação mais utilizada é, sem dúvidas, os sistemas fotovoltaicos em telhado (rooftop). Para esse tipo de sistemas existem diversos modelos de estruturas, para atender a diversos tipos de telhado” (LAU, 2017, s/ p.).

Sua primeira preocupação é diferenciar as estruturas de fixação em diferentes tipos de cobertura: “para telhados coloniais geralmente utiliza-se um modelo de gancho que é fixado ao caibro e passa por entre as telhas” (LAU, 2017, s/ p.), nesse sistema, um trilho é fixado ao gancho, e os módulos, fixados aos trilhos.

“Para a fixação em telhado de fibrocimento utiliza-se o parafuso com prisioneiro” (LAU, 2017, s/ p.), o autor coloca essa fixação como viável a praticamente todos os tipos de telhado, contudo, destaca a necessidade de perfurar as telhas como um inconveniente.

Ainda para montagem em telhados, Lau (2017) trata das coberturas metálicas, e nessa situação comenta: “uma solução bastante interessante permite que a estrutura seja colada diretamente na telha”, atentando-se às instruções para montagem.

Além das montagens em telhados, o autor se dedica a considerar a montagem em laje, a montagem no solo, e estacionamentos solares. Como soluções alternativas também apresenta: “Existem soluções para montagem de sistemas fotovoltaicos em fachadas de edifícios, como quebra-sol em janelas, no teto de veículos e, até mesmo, estruturas para sistemas fotovoltaicos flutuantes”, e ele ainda acrescenta: “neste momento reforça-se o papel do engenheiro em identificar os requisitos e escolha dos materiais, dimensões e formas adequadas a cada aplicação” (LAU, 2017, s/ p.).





Tendo em vista as considerações de Lau (2017), apresentam-se os modelos de placa solar disponíveis no Portal Solar, acompanhadas de ficha técnica.

O Portal Solar, que se coloca, em sua página digital, como o maior portal de energia solar do país, responsável por difundir e tornar viável a energia solar fotovoltaica no Brasil, apresenta na página “modelos de placa solar” diferentes modelos de sistemas fotovoltaicos, certificados para o uso no Brasil, acompanhados de ficha técnica (PORTALSOLAR A).

O portal elenca como considerações relevantes ao escolher uma placa solar: certificação Inmetro e IEC 61215; os tipos de células fotovoltaicas de silício (mono, ou poli-cristalino); o fabricante; a garantia da placa solar; a tolerância negativa ou positiva sobre a potência; o grau de proteção da placa solar; se o teste contra chuva de granizo foi realizado; o tamanho e a potência; e ainda as variações de preço da placa solar (PORTALSOLAR B).

A partir da lista de modelos do portal, que especifica o modelo, a tecnologia, a potência da placa voltaica, a eficiência, a largura, altura e peso, o selo do Inmetro e o IEC 61215, elaborou-se a seguinte tabela (tabela 2), considerando àqueles aspectos relevantes para essa pesquisa:

Tabela 2: Características das placas fotovoltaicas.

Modelo Potência da placa fotovoltaica

Eficiência LarguraXAltura Peso

P. S. Canadian Solar - Modelo CS6P 235P

235Watts

14,61% 1.63m x 0,98m 19kg


240Watts

14,92% 1.63m x 0,98m 19kg


245Watts

15,23% 1.63m x 0,98m 19kg


250Watts 15,54% 1.63m x 0,98m 19kg

P.S. Canadian Solar - Modelo CS6K-260P-FG

260Watts 15,88% 1.65m x 0,99m 23kg

P. S. Canadian Solar - Modelo CS6P-265P

265Watts 16,47% 1.64m x 0,98m

18kg

P. S. Canadian Solar - Modelo CS6K-270M

270Watts 16,5% 1.65m x 0,99m 18,2kg

P. S. Canadian Solar - Modelo CS6K-275M

275Watts 16,8% 1.65m x 0,99m 18,2kg

P. S. Canadian Solar - Modelo CS6X-315P-FG

315Watts 16,14% 1.97m x 1m 27,5kg

P. S. Canadian Solar - Modelo CS6X-315P

315Watts 16,42% 1.95m x 0,98m 22kg

P.S. Canadian Solar - Modelo CS6X-320P

320Watts 16,68% 1.95m x 0,98m 22kg

P. S. ReSun - Modelo RSC6 250Watts 15,36% 1.64m x 0,99m 18kg

P. S. ReneSola - Modelo Virtus II JC260M-24/Bb

255Watts

15,7% 1.64m x 0,99m 19kg


260Watts

16%

1.64m x 0,99m 19kg

P. S. ReneSola - Modelo Virtus II JC305M-24/Ab

305Watts 15,7% 1.95m x 0,99m 27kg


310Watts 16,00% 1.95m x 0,99m 27kg





P. S. Solar SunEdison - Modelo SE-P265NPB-A4

265Watts 16,20% 1.65m x 0,99m 18.5kg

P.S. SunEdison - Modelo SE-P270NPB-A4

270Watts 16,50% 1.65m x 0,99m 19kg

P. S. SunEdison - Modelo SE-B270KXC-38

270Watts 16,40% 1.95m x 0,99m 27kg

P.S. Kyocera - Modelo Ks10t* 10Watts 9,4 % 0,29m x 0,35m 1,4kg

P. S. Kyocera - Modelo Ks20t* 20Watts 11 % 0,52m x 0,35m 2,4kg

P. S. Kyocera - Modelo Ks45t* 45Watts 12,8 % 10,3m x 0,35m 4,55kg

P. S. Kyocera - Modelo Ks90t* 90Watts 13,2 % 1,03m x 0,67m 7,75kg

P. S. Kyocera - Modelo Kd140sx Ufbs*

140Watts 14 % 1,50m x 0,67m 12,9kg

P. S. JA SOLAR - Modelo JAP6-60-260 4BB

260Watts 15,9 % 1,65m x 0,99m 18,2kg


265Watts 16,21 % 1,65m x 0,99m 18,2kg

P.S. JA SOLAR - Modelo JAP6-60-270 4BB

270Watts 16,51 % 1,65m x 0,99m 18,2kg


275Watts 16,82 % 1,65m x 0,99m 18,2kg

P.S. JA SOLAR - Modelo JAP6-72-310 3BB

310Watts 15,99 % 1,95m x 0,99m 26kg


315Watts 16,25 % 1,95m x 0,99m 26kg

Fonte: tabela elaborada pelos autores a partir dos dados dos modelos de placas do Portal Solar. Disponível em: https://www.portalsolar.com.br/modelos-de-placa-solar.html

* Modelos sem IEC 61215.

Assim, há de se considerar, que dos trinta modelos disponibilizados pelo portal e elencados na tabela, o peso das placas apresenta grandes variações, sendo a mais leve delas a P.S. Kyocera - Modelo Ks10t, que soma 1,4 kg; e a mais pesada, a P. S. Canadian Solar - Modelo CS6X-315P-FG, com 27,5 kg.

Para a análise estrutural do projeto, são essas placas – compreendendo em qual número serão instaladas – que deverão ser levadas em conta, assim como a estrutura do telhado, apresentada no tópico anterior, no cálculo.

ANÁLISE ESTRUTURAL

No capítulo que trata de sugestões para novos trabalhos, Santos (2019, p. 44) destaca: “estudar a importância de ter um engenheiro civil responsável por essa parte em cada empresa que fornece esse tipo de instalação”, dessa maneira, propõe-se, a partir da ABNT NBR 8800:2008 (ABNT, 2008) considerar a instalação de sistemas fotovoltaicos em telhados como ações permanentes diretas. Essas são definidas pela norma como “são constituídas pelo peso próprio da estrutura e pelos pesos próprios dos elementos construtivos fixos e das instalações permanentes” (ABNT, 2008, p. 15).

Da mesma maneira, como trabalhos anteriores já destacaram, deve-se considerar “os esforços causados pela ação do vento” que “devem ser determinados de acordo com a ABNT NBR 6123” (ABNT, 2018, p. 16).

Assim, parte-se dos valores das ações, preconizados no tópico 4.7.5 da norma (ABNT, 2008, p. 16) para os cálculos do projeto. Dele, extraem-se as ações permanentes: “para as ações permanentes, os valores característicos Fgk, devem ser adotados iguais aos valores médios das respectivas distribuições de probabilidade”.

Assim, partindo da NBR 6120;1980 (ABNT, 1980) e para seus efeitos, g representa a carga permanente, e a carga acidental.


https://www.portalsolar.com.br/modelos-de-placa-solar.html




A carga permanente é constituída “pelo peso próprio da estrutura e pelo peso de todos os elementos construtivos e instalações permanentes” (ABNT, 1980, p. 2), e a carga acidental sendo “toda aquela que pode atuar sobre a estrutura de edificações em função do seu uso (pessoas, móveis, materiais diversos, veículos etc.)” (ABNT, 1980, p. 2).

Destaca-se, ainda, dessa mesma norma, o tópico 2.2.1.4 que “todo elemento isolado de coberturas (ripas, terças e barras de banzo superior de treliças) deve ser projetado para receber, na posição mais desfavorável, uma carga vertical de 1kN, além de carga permanente” (ABNT, 1980, p. 4).

E para a obtenção dos valores de cálculo, consideram-se os valores representativos Fr, “multiplicando-os pelos respectivos coeficientes de ponderação Ɣf”, dado por Ɣf = Ɣf1 Ɣf2 Ɣf3, onde:

Ɣf1 é a parcela do coeficiente de ponderação das ações Ɣf, que considera a variabilidade das ações; Ɣf2 é a parcela do coeficiente de ponderação das ações Ɣf que considera a simultaniedade de atuação das ações; Ɣf3 é a parcela do coeficiente de ponderação das ações Ɣf, que considera os possíveis erros de avaliação dos efeitos das ações, seja por problemas construtivos, seja por deficiência do método de cálculo empregado, de valor igual ou superior a 1,10 (BRASIL, 2008, p. 17).

Por fim, foram considerados os valores dos coeficientes de ponderação das ações, a partir da tabela 1, da ABNT NBR 8800 (2008, p. 18), o que pode ser observada na figura 2.

O quadro (figura 2) considera distintas ações permanentes e variáveis, e é preciso considerar as especificações da montagem do painel fotovoltaico em si, desde a cobertura das células fotovoltaicas, a lâmina que as revestem, seu tratamento e o quadro que emoldura o painel, geralmente de alumínio, e também a totalidade do sistema fotovoltaico.





Figura 2: Valores dos coeficientes de ponderação.

Fonte: ABNT NBR 8800 (2008, p. 18),

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Tendo em vista o objetivo estabelecido: apresentar a análise estrutural de

telhados para a instalação de sistemas fotovoltaicos, a partir de referencial técnico e teórico, esse artigo tratou de explorar brevemente essas referências, tanto pela extensão do trabalho, como pela disponibilidade de publicações relativas à temática.

Dessa maneira, considera-se de suma importância que sejam realizados outros estudos que tratem da análise estrutural de telhados que terão sistemas fotovoltaicos instalados em sua estrutura, levando em conta a demanda pela elaboração e instalação desse tipo de projeto, e o pequeno número de trabalhos com essa temática, especificamente.

Como demonstrado no subtópico Análise Estrutural, nem o referencial teórico, nem o referencial técnico apresenta procedimentos específicos para o cálculo da estrutura, contudo, procurou-se apresentar uma sugestão, assim como disponibilizar as Normas Técnicas que podem e devem ser consultadas para essa análise.





Acredita-se que para a implementação de sistemas fotovoltaicos, faz-se necessária a presença do profissional da Engenharia Civil, para que a análise estrutural do projeto seja propriamente realizada, e evite problemas futuros.

Ainda, destaca-se a importância do referencial teórico consultado, e das normas técnicas às quais recorremos, pois esse tipo de publicação auxilia e dá diretrizes para o profissional que virá a realizar esse trabalho.

Espera-se que neste trabalho, profissionais da Engenharia Civil, e outros interessados encontrem sugestões de caminhos a seguir, e também, que pessoas que pretendem ter um sistema fotovoltaico instalado em sua casa, empresa, ou qualquer outra construção, considerem a relevância da contratação de profissionais com formação na área e conhecimento relativo à estrutura.

REFERÊNCIAS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 8800. Projetos de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. ABNT, 2008. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 14762. Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio. ABNT, 2010. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 6123. Forças devidas ao vento em edificações. ABNT, 1988. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 6120. Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. ABNT, 1980. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 14323. Dimensionamento de estruturas de aço e de estruturas mistas aço-concreto de edifícios em situação de incêndio. ABNT, 2013. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 8681. Ações e segurança nas estruturas – procedimento. ABNT, 2003. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 7190. Projeto de estruturas de madeira. ABNT, 1997. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNTCatálogo – Segurança, Qualidade, Padrão e Confiança. Disponível em: https://www.abntcatalogo.com.br/ Acesso em: 12/04/2020 BRASIL. Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL. Resolução Normativa no. 482, de 17 de Abril de 2012, que estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica, o sistema de compensação de energia elétrica, e dá outras providências. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf. Acesso em: 23/03/2020


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VILLALVA, Marcelo Gradella. Avaliação prévia dos telhados antes da instalação dos sistemas FV. Canal Solar, 2019. Disponível em: https://canalsolar.com.br/index.php/artigos/item/13-avaliacao-previa-dos-telhados. Acesso em: 23/03/2020.


manual de boas prÁticas para anÁlise estrutural …

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