Instalar painéis fotovoltaicos num edifício industrial não é simplesmente uma questão de escolher uma estrutura compatível com o módulo e fixá-la ao cobertura.
As estruturas das coberturas solares devem ser dimensionadas tendo em conta as forças que podem afetar o sistema ao longo da sua vida útil. Isto inclui cargas de vento, neve e peso próprio , bem como as características do própria cobertura, o sistema de fixação e, em certas soluções, o lastro necessário para garantir a estabilidade contra o vento .
Um cálculo incorreto pode provocar deslocamentos, deformações, danos na impermeabilização ou mesmo a falha de determinados componentes da instalação.
Por isso, antes de instalar uma estrutura solar num edifício industrial ou comercial, é necessário analisar em conjunto a estrutura, a cobertura, as cargas e o sistema de ancoragem ou lastro .
Porque é importante calcular as cargas numa cobertura solar?
Um cobertura industrial pode ser sujeito a diferentes ações durante a sua vida útil.
A instalação fotovoltaica também introduz novas cargas e modifica a interação da cobertura com o vento.
Os principais fatores que precisam de ser analisados incluem:
- Peso dos módulos fotovoltaicos.
- Peso da estrutura.
- Peso dos elementos auxiliares.
- Cargas de vento.
- cargas de neve.
- Ações de manutenção.
- Geometria e inclinação da cobertura.
- Altura do edifício.
- Localização geográfica.
- Exposição ao vento.
- Tipo da cobertura
- Sistema de fixação.
- Distribuição do lastro quando se utiliza uma solução apoiada.
O objetivo não é simplesmente garantir que os painéis se mantêm no lugar, mas sim assegurar que a montagem do cobertura + estrutura + módulos + fixações funciona adequadamente nas condições previstas.
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1. Cargas de vento em estruturas solares
O vento é um dos fatores mais importantes no projeto de uma instalação fotovoltaica em cobertura.
Ao contrário do peso dos módulos, que atua principalmente como uma carga gravitacional, o vento pode gerar pressões e sucções nos painéis e na estrutura.
Em determinadas situações, a sucção pode tentar levantar ou deslocar o sistema fotovoltaico.
De que depende a carga de vento?
Entre outros fatores, devem ser considerados os seguintes:
- Localização do edifício.
- Velocidade básica do vento.
- Altura da cobertura.
- Rugosidade do terreno.
- Exposição de edifícios.
- Geometria da cobertura.
- Brinco.
- Forma e disposição dos painéis.
- Distância dos módulos às arestas.
- Espaçamento entre linhas.
- Presença de obstáculos.
- Área específica do cobertura.
Isto é especialmente relevante nas áreas periféricas e nos cantos das coberturas, onde as forças do vento podem ser mais desfavoráveis.
Efeito de vento e borda
Um dos erros mais comuns é aplicar os mesmos critérios de cálculo a todo a cobertura.
Na realidade, nem todas as áreas de um telhado estão necessariamente sujeitas às mesmas ações .
As áreas próximas de arestas e cantos podem apresentar condições mais exigentes. Por conseguinte, a posição dos módulos e estruturas deve ser incluída na análise. Como é calculado o efeito do vento?
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2. Carga de neve nos painéis solares
Embora Espanha não se caracterize por grandes quantidades de neve em todo o seu território, existem zonas onde este factor pode ser decisivo.
A neve representa uma carga vertical adicional que deve ser considerada no projeto, quando apropriado.
A carga de neve depende, entre outros fatores, de:
- Área geográfica.
- Altitude.
- Condições meteorológicas.
- Geometria da cobertura.
- Brinco.
- Acumulações locais.
- Configuração do painel.
Além disso, a instalação fotovoltaica pode modificar a forma como a neve se distribui por determinadas áreas.
Precisamos de ter em conta a neve mesmo que a cobertura seja plano?
Sim, quando as condições do projeto o exigirem.
Uma cobertua plana não significa que a carga de neve possa ser automaticamente ignorada. O cálculo deve ser realizado de acordo com as condições do local e do projeto.
Em determinadas configurações, podem também ocorrer acumulações localizadas , pelo que nem sempre é suficiente considerar uma distribuição uniforme.
3.º O que é o balastro numa estrutura solar?
O balastro é um peso adicional utilizado para aumentar a estabilidade de uma instalação fotovoltaica, especialmente em sistemas que não utilizam uma fixação mecânica direta ao cobertura.
O princípio é simples:
Peso mais efetivo → maior resistência ao deslocamento e ao levantamento.
No entanto, isto não significa que a adição de mais blocos de lastro seja sempre uma solução adequada.
O balastro deve ser dimensionado de acordo com as ações previstas e a capacidade de carga da cobertura.
O lastro deve ser calculado, não estimado.
Um dos erros comuns nas instalações fotovoltaicas é utilizar uma quantidade de reactor baseada unicamente em experiências anteriores:
“Colocamos sempre X quilos por painel nesta cobertura.”
Esta abordagem pode estar incorreta.
Dois coberturas localizados em locais diferentes podem exigir quantidades diferentes de lastro devido às condições de vento, altura, geometria e exposição.
Assim sendo, o tamanho do balastro deve corresponder às condições específicas do projeto .
4.º Como é calculado o lastro necessário?
O cálculo deve ter em conta o equilíbrio do sistema em relação a ações que possam produzir deslocamento ou elevação.
Em termos simplificados, estão envolvidos os seguintes elementos:
Ações favoráveis:
- Peso dos módulos.
- Peso da estrutura.
- Peso de lastro.
- Outros elementos permanentes.
Ações desfavoráveis:
- Sucção por vento.
- Empuxos horizontais.
- Outras ações aplicáveis ao projeto.
O cálculo deve verificar se a estabilidade do conjunto é suficiente.
Mas há uma segunda questão fundamental:
A cobertura também deve suportar o peso adicional.
Uma estrutura pode ser estável contra o vento e, ainda assim, gerar uma carga excessiva no telhado.
Por esta razão, a análise deve verificar simultaneamente:
Estabilidade da estrutura + capacidade de resistência da cobertura.
Este ponto é especialmente importante em coberturas industriais existentes, onde podem existir limitações de carga ou informação estrutural incompleta.
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5. Tipos e opções de estruturas para painéis solares em cobertura
Não existe uma solução única que funcione para todos as coberturas.
Entre as principais opções que encontramos:
Estruturas fixadas mecanicamente
A estrutura é fixada ao cobertura o ou a elementos resistentes, utilizando sistemas de fixação adequados.
Pode ser uma solução interessante quando a cobertura e o seu sistema construtivo permitem a instalação das fixações necessárias.
Estructuras lastreadas
Utilizam o próprio peso do sistema e elementos de lastro para garantir a estabilidade sem depender necessariamente de uma fixação mecânica direta.
São particularmente úteis em certas coberturas planas, mas requerem uma análise específica de carga e estabilidade.
Estruturas complanares
Permitem que os módulos sejam instalados seguindo a geometria de uma cobertura inclinada.
A solução deve ser adaptada ao tipo de cobertura, material, orientação, geometria e sistema de fixação disponível.
6. Segurança e riscos nas coberturas solares
O dimensionamento estrutural é apenas uma parte da segurança de uma instalação fotovoltaica .
Os riscos associados ao trabalho em coberturas também devem ser considerados.
Entre eles:
- Quedas de diferentes níveis.
- Cai pelas claraboias.
- Quedas devido a zonas frágeis.
- Deslocamento durante a manutenção.
- Risco de pisar elementos não transitáveis.
- Acesso inadequado a determinados equipamentos.
- Falta de áreas seguras para o tráfego.
Assim sendo, o projeto deve considerar não só onde colocar os módulos, mas também como aceder, inspecionar e manter a instalação ao longo da sua vida útil .
Neste contexto, o planeamento de corredores técnicos, linhas de vida, proteções coletivas e outros sistemas de segurança torna-se especialmente importante quando necessário.
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7. Erros comuns na instalação de sistemas solares em coberturas
1. Não estudar o cobertura existente
Antes de instalar uma estrutura, é necessário conhecer, na medida do possível, a composição e a capacidade da cobertura.
Uma solução que funciona para uma cobertura pode não funcionar para outro que tenha um aspeto semelhante.
2. Utilize um reator padrão
O peso do balastro não deve ser determinado por uma regra geral independente da localização e das características do projeto.
3.º Ignore os efeitos do vento nas bordas.
As zonas periféricas podem apresentar condições de vento mais desfavoráveis.
4.º Adicionar peso em excesso
Mais lastro não significa automaticamente mais segurança.
O excesso de peso pode aumentar desnecessariamente as cargas transmitidas ao cobertura.
5. Falha na verificação dos pontos de fixação
Nos sistemas fixados mecanicamente, a resistência das ancoragens e dos elementos que recebem as cargas é fundamental.
6.º Não ter em consideração a manutenção e o acesso.
Uma instalação fotovoltaica deve poder ser mantida em segurança.
A disposição das fileiras, dos equipamentos e das rotas deverá facilitar as operações necessárias ao longo de toda a vida útil.
7.º Não diferenciar entre projeto e execução.
Uma estrutura calculada corretamente pode apresentar problemas se, durante a instalação:
- a distribuição do lastro é modificada;
- Os acessórios foram alterados;
- a posição dos módulos é alterada;
- Os elementos são removidos;
- A configuração planeada foi modificada.
A montagem deve estar em conformidade com as especificações do projeto.
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8. Instalação de estruturas fixas na cobertura: o que verificar antes da montagem
Antes de iniciar a instalação de um sistema fotovoltaico num edifício industrial, é recomendável verificar, no mínimo:
Cobertura
- Tipo da cobertura
- Brinco.
- Material.
- Estado de conservação.
- Capacidade duradoura.
- Elementos únicos.
- Clarabóias.
- Articulações e zonas vulneráveis.
Estrutura solar
- Material.
- Sistema de fixação.
- Compatibilidade de módulos.
- Configuração de montagem.
- Espaçamento entre os suportes.
- Proteção contra a corrosão e de superfícies.
Ações
- Vento.
- Neve.
- Peso próprio.
- Lastro.
- Ações de manutenção, quando aplicável.
Segurança
- Pontos de acesso.
- Áreas transitáveis.
- Proteção contra quedas.
- Corredores técnicos.
- Manutenção futura.
9. Regulamentos e critérios técnicos em Espanha
O dimensionamento das estruturas da coberturas solares deve ser realizado dentro do quadro regulamentar aplicável ao projeto e tendo em conta as características específicas do edifício.
Entre as referências técnicas que podem ser envolvidas na análise estão os critérios do Código Técnico da Edificação (CTE) , especialmente no que diz respeito às ações no edifício e à segurança estrutural.
Dependendo do projeto, as seguintes normas também podem ser relevantes:
- Ações do vento.
- Ações na neve.
- Estruturas em aço.
- Sistemas de fixação.
- Proteção contra a corrosão.
- Segurança de utilização e manutenção.
- Sistemas de proteção contra quedas.
As normas aplicáveis devem ser determinadas para cada projeto e não substituem o cálculo específico da instalação.
10. Como reduzir os custos de energia sem comprometer a segurança
As instalações fotovoltaicas podem contribuir significativamente para a redução dos custos energéticos nas empresas com coberturas solares .
No entanto, procurar o menor custo inicial possível não deve levar à redução de elementos essenciais do projeto.
Uma estrutura com dimensões adequadas pode ajudar a:
- Evite tamanhos desnecessariamente grandes.
- Otimizar o consumo de materiais.
- Reduza o peso adicional na cobertura.
- Facilitar a montagem.
- Reduzir os riscos durante a operação.
- Simplificar determinadas tarefas de manutenção .
Assim sendo, a otimização deve procurar um equilíbrio entre:
Segurança + custo + facilidade de instalação + manutenção + vida útil.
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11. Estruturas para edifícios industriais e fábricas
As coberturas dos edifícios industriais e das fábricas apresentam características muito diferentes entre si.
Instalação de módulos em:
- uma cobertura tipo deck
- um telhado de chapa metálica
- um telhado inclinado
- uma capa plana
- uma capa antiga
- um telhado com inúmeras claraboias
- um telhado com equipamento de ar condicionado
- um telhado com limitações de carga
Assim sendo, a seleção da estrutura deve ser feita após a análise das condições reais da cobertura.
Para grandes projetos industriais, é também aconselhável trabalhar desde as fases iniciais com as equipas de engenharia, fabricantes de estruturas e EPC (Engenharia, Abastecimento e Construção) para evitar modificações durante a execução.
12. Lista de verificação para verificar uma estrutura solar antes da instalação.
Antes da montagem, o responsável técnico deve ser capaz de responder afirmativamente às seguintes questões:
☑ O tipo e a composição da cobertura são conhecidos?
☑ A sua capacidade de resistência foi testada?
☑ Foram consideradas as cargas de vento?
☑ A carga de neve foi analisada quando aplicável?
☑ O peso próprio do sistema foi calculado?
☑ O balastro foi dimensionado conforme necessário?
☑ Foram consideradas as áreas do perímetro e os cantos?
☑ A estabilidade contra o deslizamento e o levantamento foi verificada?
☑ As âncoras e fixações são adequadas?
☑ A solução é compatível com a cobertura?
☑ As necessidades de manutenção foram previstas?
☑ A instalação respeita a configuração definida no projeto?
Caso algum destes problemas não seja resolvido, é aconselhável rever o projeto antes de iniciar a montagem.
Alusín Solar e cobertura solares
O correto dimensionamento das estruturas de coberturas solares requer muito mais do que a seleção de um sistema compatível com os painéis fotovoltaicos.
As cargas de vento, neve e lastro devem ser analisadas juntamente com o peso próprio, a geometria de instalação, as características da cobertura e o sistema de fixação.
Especialmente em edifícios industriais e comerciais, cada cobertura deve ser estudado como um caso particular .
Um bom projeto visa uma estrutura que seja segura e estável, mas também eficiente em termos de materiais, fácil de instalar e compatível com as necessidades de manutenção da instalação fotovoltaica.
A segurança estrutural não deve ser um elemento adicionado no final do projeto: deve fazer parte do projeto desde o início.
Perguntas frequentes sobre cargas de coberturas solares
Que cargas devem ser consideradas ao instalar painéis solares numa cobertura?
Principalmente o peso próprio dos módulos e da estrutura, a ação do vento e da neve, quando aplicável, e, nos sistemas lastreados, o peso adicional necessário para garantir a estabilidade.
De quanto lastro necessita uma estrutura solar?
Não existe uma quantidade universal. O balastro depende de fatores como a localização, o vento, a altura, a geometria da cobertura, a configuração dos módulos e as características do sistema.
Qual é a melhor opção: uma estrutura fixa ou uma estrutura com lastro?
Depende da cobertura e das condições do projeto. Uma estrutura apoiada pode ser adequada para determinados coberturas planos, enquanto outras instalações podem exigir sistemas de fixação mecânica.
A neve afeta as estruturas fotovoltaicas?
Sim. Em locais onde a carga de neve é relevante, esta deve ser incorporada no cálculo estrutural e a sua distribuição sobre a instalação deve ser analisada.
Porque é que o vento é tão importante numa instalação solar em cobertura?
Porque pode gerar pressões e sucções capazes de provocar deslocamentos ou levantamento de módulos e estruturas. As áreas próximas de bordas e cantos podem ser especialmente relevantes.
Porque é que o vento é tão importante numa instalação solar em telhado?
Não. Antes da instalação, é necessário verificar a compatibilidade da solução com a cobertura, a sua capacidade de carga, as cargas previstas e as condições de montagem e manutenção.
