Artigo escrito por
Reinaldo Burcon Junior
Engenheiro de Desenvolvimento Industrial Pl
O dimensionamento de estruturas fotovoltaicas é um processo complexo que exige a consideração de diversos fatores para garantir tanto a segurança quanto a eficiência da instalação.
Este processo envolve não apenas o cumprimento de normas e regulamentos específicos, mas também a aplicação de princípios de engenharia e análises detalhadas para prever o comportamento da estrutura sob diferentes condições ambientais e operacionais.
Neste artigo, o nosso Engenheiro de Desenvolvimento Industrial Pl – Reinaldo Burcon Junior, detalha tudo sobre o Dimensionamento de Estruturas Fotovoltaicas.
Questões a serem consideradas:
1. Normas e Regulamentações:
NBR-6123 e ASCE7-22
Estas normas tratam do dimensionamento de estruturas quanto à ação do vento. A NBR-6123 é a norma brasileira, enquanto a ASCE7-22 é uma norma americana. Em muitos casos, utilizar as duas normas em paralelo pode fornecer uma visão mais abrangente e precisa das condições que a estrutura enfrentará.
Considerar ambas pode ser necessário, pois cada norma pode oferecer diretrizes e coeficientes específicos para diferentes situações e regiões geográficas.
2. Tipos de Carregamento:
CARREGAMENTO ESTÁTICO E DINÂMICO:
O carregamento estático refere-se às forças constantes e previsíveis aplicadas à estrutura, enquanto o carregamento dinâmico envolve forças variáveis e imprevisíveis, como rajadas de vento. Ambas as formas de carregamento devem ser consideradas.
PREDOMINÂNCIA DOS CARREGAMENTOS
A predominância de um tipo de carregamento sobre o outro depende do ambiente e da localização da instalação. Em regiões sujeitas a fortes ventos, o carregamento dinâmico pode ser mais crítico.
Imagem do levantamento de cargas estáticas equivalentes do vento nas fileiras de painéis (exemplo do trabalho que deve ser feito):
4. Análises e Modelagem:
NÚMERO DE STROUHAL E ANÁLISE DIMENSIONAL:
O número de Strouhal é crucial para entender os efeitos de vórtices e frequências de oscilação no comportamento do vento em torno da estrutura. A análise dimensional ajuda a escalar os resultados de modelos reduzidos para a estrutura real.
ANÁLISE CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)
O uso de CFD é fundamental para simular o comportamento do fluxo de ar em torno das estruturas fotovoltaicas. Métodos como RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes), URANS (Unsteady RANS) e LES (Large Eddy Simulation) têm diferentes níveis de precisão e demandas computacionais.
· RANS: Apropriado para análises de fluxo médio e menos computacionalmente intensivo.
· URANS: Considera flutuações de curto prazo, útil para analisar comportamentos transientes.
· LES: Fornece detalhes mais precisos das turbulências, mas exige maior poder computacional.
5. Tempo Computacional x Precisão da Resposta:
EQUILÍBRIO ENTRE TEMPO E PRECISÃO:
Encontrar um equilíbrio entre o tempo computacional e a precisão da análise é crucial.
Métodos mais precisos, como LES, podem fornecer resultados detalhados, mas a um custo computacional alto.
Escolher o método adequado depende das necessidades específicas do projeto e dos recursos disponíveis.
6. Importância Da Compreensão Técnica
É fundamental que o engenheiro compreenda profundamente a física e a matemática por trás das ferramentas de software CFD utilizadas.
O uso eficaz dessas ferramentas exige conhecimento técnico para interpretar os resultados corretamente e fazer ajustes precisos no modelo conforme necessário. A abordagem não pode ser simplista, pois uma análise inadequada pode levar a erros graves no dimensionamento da estrutura, comprometendo a segurança e a eficiência do sistema fotovoltaico.
Todas essas questões são essenciais para garantir a segurança e a eficiência das estruturas fotovoltaicas. A consideração detalhada de normas, tipos de carregamento, comportamento do vento, técnicas de análise e limitações computacionais permite que engenheiros desenvolvam projetos robustos e otimizados, capazes de suportar as condições ambientais mais desafiadoras enquanto mantêm a eficiência operativa dos painéis solares.