Painéis Fotovoltaicos em Coberturas de Aço: Cuidados Importantes na hora de avaliar a estrutura.

A instalação de painéis de geração de energia fotovoltaica tem se tornado bastante popular no Brasil nos últimos anos, e tende a crescer ainda mais. Segundo dados que podem ser consultados em https://www.portalsolar.com.br/mercado-de-energia-solar-no-brasil.html, o mercado de energia solar no Brasil cresceu 212% em 2019, movimentando R$ 4,8 Bilhões naquele ano, e a projeção é que até 2024 tenhamos 887 mil sistemas de geração de energia solar fotovoltaica instalados no território nacional.

Os sistemas de geração de energia solar devem ser instalados de forma que permita a captação das radiações solares da forma mais eficiente possível, e por isso grande parte dos sistemas são instalados sobre as coberturas de imóveis comerciais, industriais e residenciais. E é aqui que mora um grande perigo: Muitos sistemas são instalados sobre coberturas sem qualquer avaliação estrutural, o que gerou vários acidentes em estruturas nos últimos anos.

Para você ter uma ideia, os acidentes são tão frequente que o portal Canal Solar criou o “telhadômetro“, uma iniciativa que visa manter um registro dos telhados que desabam durante ou após o processo de instalação de painéis fotovoltaicos sobre as coberturas.

Instalar painéis fotovoltaicos em coberturas de aço não é brincadeira, e é necessário fazer uma avaliação da estrutura por um profissional de engenharia competente e experiente para não correr o risco de perder todo o investimento nas placas solares, além de perder a estrutura e, Deus nos livre, causar danos letais às pessoas que estiverem sob a estrutura.

Nesse site eu trato de assuntos relacionados a estruturas de aço para estudantes de engenharia e calculistas de estruturas metálicas, então se você é leigo no assunto e está pensando em instalar painéis fotovoltaicos na sua estrutura, algumas dicas aqui podem até ser úteis, mas recomendo que você procure um profissional competente para avaliar sua estrutura, pois o dimensionamento de coberturas metálicas envolve muitas variáveis que só podem ser corretamente manejadas por um profissional calculista de estruturas de aço. Caso não conheça nenhum profissional de sua confiança você pode contactar algum dos meus alunos clicando no link: https://calculistadeaco.com.br/contrate-um-dos-meus-alunos/

Dito isso, quais são os cuidados necessários que um calculista de estruturas de aço deve tomar antes de avaliar uma estrutura para receber painéis fotovoltaicos?

Observe a Concepção Estrutural

Tudo começa na concepção estrutural. Uma estrutura bem concebida é capaz de trabalhar de forma harmônica, encaminhando as cargas de forma a otimizar o aproveitamento de cada peça até descarregar nas fundações. Uma estrutura bem concebida é estável, rígida e exigirá poucos reforços (ou às vezes nenhum reforço) para suportar a nova carga de painéis fotovoltaicos.

Por outro lado, estruturas mal concebidas criam pontos de fragilidade na estrutura, problemas de estabilidade local e global, e apresentam gargalos de resistência que quando levados às cargas últimas (muitas vezes nem isso) geram um efeito cascata de falhas onde uma peça que falha, sobrecarrega a outra e assim até que toda a estrutura esteja no chão.

Eu costumo dizer para meus alunos que para saber se a estrutura foi projetada por um calculista capacitado, é só observar a concepção estrutural. Alguns erros (muito comuns por sinal) denunciam que a estrutura não teve um projeto adequado e que serão necessárias muitas intervenções e reforços para que a mesma possa suportar com segurança as cargas de paineis fotovoltaicos sobre ela. Abaixo elenco alguns erros bastante comuns e perigosos:

TERÇAS APOIADAS FORA DOS NÓS DA TRELIÇA

Treliças são excelentes formas de vencer grandes vãos em coberturas metálicas de maneira econômica, mas só quando trabalham como uma treliça ideal, ou seja, convertem os momentos fletores em esforços de tração e compressão puras. Mas quando solicitamos os banzos da treliça a esforços de flexão imediatamente criamos um ponto de fragilidade muito perigoso: os perfis U usados em banzos de treliças trabalham muito bem à tração e compressão, mas são muito instáveis à flexão em torno do eixo de menor inércia. Por isso muitas falhas em treliças se iniciam justamente nesses pontos. Uma vez que o banzo ficou instável devido à flexão, vai formar uma curvatura e não vai mais transmitir corretamente os esforços para a peça seguinte, iniciando o processo em cadeia que mencionei anteriormente.

DIAGONAIS CRUZADAS

Esse é um dos sinais mais clássicos de que a estrutura foi construída somente com base na experiência do serralheiro e não teve um projeto estrutural adequado. Cruzar diagonais não é proibido por nenhuma norma, mas não faz o menor sentido estrutural. O Único efeito que essa prática traz é gerar uma torção adicional no banzo da treliça. Lembre-se, a treliça funciona de maneira ideal quando converte os esforços apenas em tração e compressão, qualquer esforço além disso vai dimunuir sua capacidade drasticamente.

AUSÊNCIA OU DEFICIÊNCIA DE CONTRAVENTAMENTOS

Se eu pudesse escolher algum erro que me deixa mais decepcionado com certeza é a ausência de contraventamentos. Eu fico impressionado quando escuto alguém dizer que o contraventamento está exagerado demais.. “Pra quê tanto X?”… Sério, isso me decepciona por que trata-se de uma economia ao contrário: Sem contraventamentos é necessário que as peças tenham inércia para se estabilizarem a si mesmas, e para isso a estrutura teria que pesar muito mais… se os serralheiros soubessem o poder que essas míseras barrinhas redondas de 1cm de diâmetro exercem sobre a rigidez e estabilidade da estrutura, jamais pensariam em trocar seus efeitos pela “economia” de alguns míseros quilos de aço. Quando eu saio para a rua fico com vontade de comprar barrinhas redondas e colocar nas estruturas. Contraventamentos são estabilizadores muito eficazes, isso significa que eles limitam os comprimentos de flambagem das peças comprimidas que estão sob influência deles. Lembre-se que ao adicionar painéis fotovoltaicos, estaremos aumentando a compressão nos banzos superiores da estrutura. Se não houver contraventamentos, o comprimento de flambagem dos banzos será o comprimento total do vão, e se um flambar, todos vão juntos, e a estrutura toda vai para o chão, não importa se estava bem dimensionada para os esforços verticais, sem estabilidade cai mesmo. O mesmo vale para os banzos inferiores, é importante estabilizá-los com a presença de vigas de travamento, contraventamentos ou mãos francesas. Eu já escrevi um artigo bem completo falando sobre a importância dos contraventamentos nas estruturas, basta clicar aqui para ver na íntegra.

Esses erros que mencionei acima são os mais comuns, mas poderia citar outros tantos: Não respeitar os pontos de trabalho da treliça, ignorar as juntas de dilatação, Usar a famosa emenda “Mão-de-amigo” usada como se fosse a solução de todas as ligações, sendo que nunca nenhuma norma que eu conheça recomendou ela. Por falar isso gravei um video sobre esse assunto:

O que você deve ter em mente é que em uma inspeção rápida pela estrutura, só observando esses pontos que mencionei você já vai poder dar ao cliente uma noção se vai custar caro ou barato para ele adequar a estrutura. Quanto mais erros desses você constatar, sem fazer nenhum cálculo, você já terá noção de que a estrutura precisará de muitas intervenções. Quanto menos erros de concepção houver, maiores as chances de que os reforços sejam pontuais, ou às vezes, dependendo da região, é comum nem existirem reforços. Na região sul do Brasil por exemplo, os dimensionamento de estruturas de aço costumam ser governados pelas hipóteses de vento, que geram médias de carregamento distribuído em torno de 100 kgf/m² ou mais nas coberturas. Instalar painéis fotovoltaicos nessas estruturas geralmente alivia essas mesmas cargas, ao mesmo tempo que a estrutura já tinha folga para suportar essa carga nas hipóteses de carregamento gravitacional. Portanto, se a estrutura foi bem projetada logo no início, o proprietário não terá grandes custos para adaptação. Já, se a estrutura não teve qualquer projeto, o certo mesmo era nem ficar embaixo dela sem nenhuma carga adicional, quanto mais instalar painéis em toda a área dela.

Inspecione a estrutura minuciosamente, no local.

Se a estrutura não tinha um responsável técnico antes da instalação das placas fotovoltaicas, Vai passar a ter à partir do momento que você emitir sua ART laudando a estrutura. Você passará a ser responsável por tudo o que acontecer à estrutura à partir daquele momento. Um laudo é diferente de um projeto. No projeto você é responsável pelo que acontece na estrutura desde que o fabricante siga o seu projeto. Já no laudo, você está dando um atestado da estrutura como ela está, e propondo os reforços que devem ser feitos. Se a estrutura vier a falhar por causa de uma corrosão que você não viu, você será o responsável por isso. Portanto não se esqueça de colocar no seu orçamento uma visita ao local para coletar os dados e fotografias necessárias para compor seu laudo. Se existe um ponto de corrosão perigoso, tire foto e documente isso no laudo. É por isso que é importante contratar um profissional experiente e capcitado para esse tipo de serviço, não serão todas as patologias que serão críticas, isso deve ser avaliado caso a caso. Se o proprietário contratar um curioso piloto de software, muito provavelmente ele vai querer condenar qualquer mancha de ferrugem, te obrigando a trocar a estrutura inteira praticamente, ou então o que é pior, nem vai se dar conta que a estrutura precisa ser avaliada no local, vai pensar como a maioria dos pilotos de software pensam: “O Programa substitui um calculista, a tecnologia está aí pra isso”.

Repito, inspecione no local, documente o que tiver que ser documentado e trate o assunto de forma profissional, tendo em vista que o seu objetivo não é só ganhar o dinheiro do cliente, seu objetivo deve ser entregar ao cliente todas as informações que ele precisa para que a estrutura dele receba os painéis fotovoltaicos de maneira segura e em conformidade com as normas técnicas aplicáveis, da forma mais barata possível para ele.

Jamais aceite só assinar a A.R.T

Aqui nem tem o que discutir. Não venho aqui defender o CREA, como profissional tenho muitas críticas ao conselho, tantas que nem vou entrar em detalhes para não perder o foco. Mas por favor, não aceite só assinar a ART sem sequer avaliar a estrutura. Para seu próprio bem, para o bem da nossa categoria, para o bem dos nosso clientes e principalmente para o bem dos nossos irmãos e irmãs que confiam nas nossas estruturas e ficam sob nossas responsabilidades todos os dias. Quem vive como caneteiro corre o risco de ser responsabilizado civil e criminalmente pelas patologias e sinistros, desestimula a capacitação dos mais jovens que correm o risco de acreditar que nossa formação serve só para ganhar o direito de assinar um papel, estimula a guerra de preços quando no ramo de engenharia o que deveria ser prioridade é a competição com base na competência e ainda por cima coloca em risco a vida de pessoas e o patrimônio alheio. Por obra de misericórdia e caridade, por favor não faça isso. Os danos são altos demais, caminhões de dinheiro não pagariam pelos danos, quanto mais quaisquer quinhentos reais.

Mas, se está errado, por que nunca caiu?

Essa pergunta é muito boa e pertinente. Se está tudo errado, por que nunca caiu? A resposta é simples: Por que 99,9% do tempo ela está carregada com o peso próprio dela apenas. E o peso próprio das estruturas de aço é bastante pequeno comparado com as cargas que elas devem ser projetadas para suportar. As cargas de vento por exemplo, não acontecem o tempo todo na estrutura. A NBR6123 nos diz que a velocidade básica do vento presente no mapa de isopletas é uma velocidade média que tem 63% de probabilidade de ocorrer ou ser excedida em um perído de 50 anos. Ou seja, pode ser que essa carga ainda não tenha acontecido, e pode ser que não ocorra nas próximas décadas. Até lá a estrutura carrega apenas o peso dela mesmo e das telhas… mas no dia que acontecer o vento, pode ter certeza que não vai ser nada bom. “Ahhh, mas isso não vai acontecer, você está exagerando!”… bom, em 2020 ocorreu um ciclone bomba em Santa Catarina que derrubou centenas de estruturas de uma vez, e eu gravei um video sobre o assunto:

Se o argumento do vento não convencer, use o seguinte: Uma estrutura de aço para cobertura feita por serralheiros pesa em média 11 kg/m² ou menos, e as telhas pesam em torno de 6 kg/m². Os painéis mais leves pesam entre 15kg/m² e 20 kg/m². No mínimo você vai colocar o peso de uma estrutura inteira em cima dela mesma. É para, no mínimo, refletir.

Essas foram as dicas, espero que tenham gostado.

Se você é engenheiro civil ou mecânico e se interessa pelo ramo de projetos e laudos de estruturas metálicas, tem vontade de se capacitar nessa área, mas ainda não sabe por onde começar, convido-o aconhecer o meu treinamento em projeto e cálculos de estruturas de aço conforme NBR8800/08 e NBR14.762/10. É um treinamento completo com centenas de horas de aulas teóricas e práticas onde você vai aprender passo a passo como dimensionar estruturas de maneira profissional, primeiro calculando manualmente, depois utilizando softwares gratuitos para análise como ftool, Dimperfil, Visual Metal, etc, e por fim usando ferramentas profissionais como Cypecad Metalicas 3D, Mcalc3D. Além disso o acesso é vitalício, suporte a dúvidas via WhatsApp, aulas ao vivo e gravadas, materiais de apoio. Se você quer se capacitar de verdade, esse não é só mais um curso, é o único curso que oferece todos esses recursos. Cabe a você apenas a dedicação. Para conhecer toda a proposta visite www.calculistadeaco.com.br.

Grande abraço a todos, até a próxima!

Eng. Felipe Jacob (12) 98212-3908