EU.Aço de paredes finas conformado a frioA maioria das pessoas associa o aço a vigas I e perfis U laminados a quente, que são pesados e espessos. O aço laminado a frio com perfil C, no entanto, pertence à categoria de aço de paredes finas conformado a frio — ele é produzido à temperatura ambiente pela curvatura contínua de chapas ou tiras de aço em bobina através de vários conjuntos de rolos, como dobrar papel, para criar gradualmente seções transversais complexas, como perfis C e Z. Esse processo não utiliza calor, baseando-se na "conformação a frio". Por que isso é importante? Porque o processo de curvatura a frio produz um efeito de endurecimento por deformação: a resistência ao escoamento do aço aumenta de 10% a 20% em comparação com a matéria-prima. Em outras palavras, o mesmo material se torna "mais resistente" após a curvatura a frio. Além disso, permite a criação de grandes seções transversais com espessuras de parede muito finas (geralmente de 1,5 a 3,0 mm), resultando em uma utilização extremamente alta do material. Comparado ao aço laminado a quente, o aço conformado a frio pode economizar aproximadamente de 25% a 30% de aço. Essa é uma das principais tecnologias que permite a redução de custos em suportes fotovoltaicos, mantendo a resistência. II. Terças vs. Vigas PrincipaisMuitas pessoas, ao analisarem desenhos de sistemas de suporte, chamam todas as vigas de aço em forma de C de "terças", mas elas, na verdade, têm funções diferentes. Em um sistema de suporte fotovoltaico: As terças são os elementos horizontais que "sustentam" diretamente os módulos fotovoltaicos. Os módulos são fixados às terças por meio de grampos ou parafusos, e as terças são responsáveis por absorver as cargas de vento e neve transmitidas pelos módulos. As vigas principais (também chamadas de vigas diagonais) são os elementos estruturais inclinados que suportam as terças. Uma extremidade se conecta à coluna e a outra extremidade se conecta à diagonal ou a outra coluna, transferindo a força das terças para a coluna. Simplificando: as terças são como as vigas de um telhado, enquanto as vigas principais são como as vigas principais de uma parede estrutural. Uma única viga de aço em forma de C, curvada para dentro, pode ser usada tanto como terça quanto como viga principal; a única diferença reside na magnitude da carga e na direção de sua disposição. Durante a fase de projeto, são necessários cálculos estruturais para determinar as especificações de cada componente — tipicamente, a seção transversal da viga principal é uma dimensão maior que a da terça. （A foto é do 微信公众号-机电原理） ll.Espessura e vida útil da galvanização a quenteOs suportes fotovoltaicos precisam ter uma vida útil superior a 25 anos, tornando a prevenção da corrosão fundamental. O método de proteção contra corrosão mais comum é a galvanização a quente: a imersão de aço em formato de C em zinco fundido a aproximadamente 445 °C para formar uma camada de liga de zinco-ferro e uma camada externa de zinco puro. Mas qual a espessura ideal? Os dados empíricos nos dizem:Ambientes rurais ou do interior em geral: Uma camada galvanizada de dupla face com 40-50 μm (aproximadamente 275-350 g/m²) pode durar de 15 a 20 anos. Áreas industriais ou áreas pouco poluídas: 50-65 μm (aproximadamente 350-450 g/m²), correspondendo a 20-25 anos. Para áreas costeiras num raio de 2 km ou em ambientes com alta umidade e alta concentração de maresia: é necessária uma espessura de revestimento de 80 μm ou mais (aproximadamente 550 a 600 g/m²) para atingir uma vida útil superior a 25 anos. É importante observar que uma camada mais espessa nem sempre é melhor — espessuras excessivas aumentam a fragilidade do revestimento, reduzem a adesão e elevam drasticamente os custos. Portanto, um projeto adequado envolve a seleção de uma espessura de revestimento apropriada com base no nível de corrosão do local do projeto. O revestimento de zinco-alumínio-magnésio (contendo de 3,5% a 11% de alumínio e de 1% a 4% de magnésio), que se tornou popular recentemente, representa um avanço tecnológico: sua resistência à corrosão é de 3 a 10 vezes maior que a do zinco puro, e as bordas cortadas são autorregenerativas; mesmo se arranhadas durante a instalação, não é necessário revestir novamente, tornando-o particularmente adequado para ambientes costeiros e ácidos/alcalinos. （A foto é do 微信公众号-机电原理） IV. Por que a flexão interna melhora a força?Esta questão demonstra da melhor forma a engenhosidade da mecânica da engenharia. Quando uma viga de aço aberta em forma de C é submetida à pressão, o resultado mais provável não é a falha por resistência, mas sim a instabilidade — como amassar uma lata de refrigerante vazia. As flanges (as duas bordas retas) de uma viga de aço em forma de C tendem a torcer para fora ou para dentro sob pressão; esse tipo de falha é chamado de flambagem local. A função da borda curvada para dentro é adicionar uma restrição elástica à borda do flange. A borda enrolada atua como um "pequeno defletor", impedindo que o flange torça livremente. Isso aumenta significativamente a tensão crítica de flambagem do flange, permitindo que o componente mantenha uma capacidade de carga estável mesmo com espessuras de parede menores. Em termos técnicos, melhora a capacidade de suportar flambagem por distorção e flambagem local da seção. Para ilustrar: imagine uma folha de papel fina; ela é fácil de dobrar quando está plana; mas se você dobrar uma pequena borda de cada lado, ela fica muito mais rígida. A borda curvada para dentro é essa "borda dobrada", com efeito imediato. É por isso que o aço em formato de C para painéis fotovoltaicos precisa ter bordas enroladas, e não apenas um sulco aberto em forma de U. V. Caminho de Transferência de Carga: Do Módulo ao Terra, Nenhuma Interrupção é PermitidaA principal lógica de segurança no projeto de usinas fotovoltaicas reside na integridade do caminho de transferência de carga. A seção de aço em forma de C, curvada para dentro, ocupa uma posição central nesse caminho. Vamos analisar o processo de cima para baixo: O vento ou a neve atuam na superfície dos módulos fotovoltaicos. Os módulos transferem a carga para as terças (perfis de aço em forma de C laminados internamente) por meio de grampos ou parafusos. As terças, por sua vez, transferem a carga para a viga principal (que também pode ser de aço em formato de C). A viga principal transfere a carga para as colunas (geralmente de aço em forma de C ou tubos redondos). As colunas transferem a carga para a fundação (estacas moldadas in loco, estacas helicoidais, etc.). A fundação, em última instância, transfere a carga para o solo (terra ou rocha). A falha de qualquer nó ao longo deste percurso — como parafusos de conexão soltos, flambagem localizada do aço em forma de C ou ferrugem na solda — levará ao colapso de toda a estrutura. Portanto, o projeto de suporte fotovoltaico deve não apenas calcular a resistência de cada seção de aço, mas também verificar a capacidade de carga dos nós de conexão e garantir que o revestimento de todos os componentes seja contínuo nos nós (por exemplo, usando parafusos galvanizados, porcas de pressão, etc.). Os furos de montagem alongados na parte traseira do aço em forma de C laminado internamente servem para facilitar o ajuste da posição e permitir folga suficiente para as conexões dos parafusos. VI. Por que evitar a soldagem no local? Em alguns projetos fotovoltaicos de pequena escala ou usinas de energia temporárias, as equipes de construção podem cortar e soldar perfis de aço em forma de C no local por conveniência. Isso é um grande tabu por três motivos: Primeiramente, a camada galvanizada é queimada. Durante a soldagem, a temperatura local pode ultrapassar 1500 °C, fazendo com que a camada galvanizada evapore ou oxide instantaneamente. A camada de zinco ao redor do ponto de solda também falha devido à alta temperatura. Esse ponto se torna um "ponto de ruptura" para a corrosão, enferrujando de dentro para fora em poucos anos e tornando-se irreparável. Em segundo lugar, a soldagem causa deformação. O aço esfria e se contrai após ser aquecido localmente, fazendo com que o aço em forma de C se dobre e torça. O que foi projetado para ter uma retidão de no máximo 1 mm por metro pode passar a ter 5 mm por metro após a soldagem. Os módulos fotovoltaicos são produtos de vidro e são extremamente sensíveis à planicidade; a deformação da estrutura de suporte pode levar diretamente a microfissuras ou à quebra dos módulos. Em terceiro lugar, a resistência da zona afetada pelo calor diminui. O efeito de endurecimento por deformação do aço conformado a frio é eliminado sob o ciclo térmico de soldagem, resultando em uma resistência ao escoamento menor próxima ao ponto de solda do que a do material base original. Portanto, os sistemas de suporte fotovoltaico padrão utilizam conexões aparafusadas: conectores pré-fabricados, parafusos, porcas de pressão e arruelas antiafrouxamento são usados para a montagem no local, de forma semelhante a blocos de construção. Isso garante resistência contínua à corrosão, facilita a desmontagem e o ajuste e atende melhor ao requisito de qualidade de uma vida útil de 25 anos.
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