Sistema de montagem solar em solo em aço carbono - Aço em formato de C com curvatura interna

O perfil de aço em forma de C com curvatura interna é um componente estrutural essencial de um sistema de suporte fotovoltaico (FV) montado no solo, pertencente à categoria de aço de paredes finas conformado a frio. Sua seção transversal tem formato de C, com bordas curvadas para dentro em ambos os lados e nervuras de reforço, sendo por isso também conhecido como "perfil FV em forma de C". Este produto é tipicamente fabricado a partir de chapas ou tiras de aço laminado a quente Q235B ou Q345B, processadas por uma unidade de conformação contínua a frio e, em seguida, submetidas a tratamento de superfície por galvanização a quente ou galvanização com zinco-alumínio-magnésio, de acordo com os requisitos de proteção contra corrosão.

Como estrutura de suporte longitudinal do conjunto fotovoltaico, ela conecta a fundação de estacas ou estacas helicoidais aos módulos fotovoltaicos superiores, transferindo cargas externas, como vento e neve, para o solo. É um componente fundamental para garantir a segurança estrutural e a estabilidade da usina.

Componentes do produto

Vantagem

▪ Alta resistência estrutural e baixo consumo de aço:

O design exclusivo da seção reforçada com borda laminada melhora significativamente a resistência à flexão, torção e flambagem dos componentes. Comparado ao aço comum em formato de C ou ao aço de seção aberta, permite economizar aproximadamente 20% a 30% de aço, mantendo a mesma resistência, reduzindo efetivamente o custo do sistema de suporte.

▪ Excelente resistência à corrosão:

As aplicações mais comuns utilizam galvanização a quente (gramatura do revestimento de 275 a 600 g/m²) ou processos de revestimento de zinco-alumínio-magnésio (ZAM) mais avançados. O revestimento de zinco-alumínio-magnésio apresenta capacidade de autorreparação de cortes, resistência a riscos, resistência à amônia e resistência à corrosão por névoa salina, atendendo aos requisitos de vida útil de mais de 25 anos das usinas fotovoltaicas.

▪ Instalação prática e grande adaptabilidade:

Com conectores, porcas de mola e parafusos específicos, é possível obter uma conexão totalmente aparafusada, eliminando a necessidade de soldagem no local. Os furos de montagem alongados (ou oblongos) na parte traseira permitem um ajuste flexível do comprimento para compensar irregularidades do terreno e erros de instalação.

▪ Transporte e empilhamento fáceis:

As seções de aço podem ser empilhadas, ocupando um espaço mínimo; o comprimento padrão de 6 metros facilita o transporte por caminhões comuns, e o corte adequado pode reduzir o processamento secundário no local.

Parâmetros

Cenários aplicáveis

▶ Usinas de energia centralizadas de grande escala instaladas no solo:

Utilizadas como terças principais de sustentação e contraventamentos diagonais em áreas abertas, como terrenos planos, pastagens, desertos e o Deserto de Gobi, formando sistemas de suporte de coluna simples ou dupla.

▶ Sistemas fotovoltaicos comerciais e residenciais instalados no solo:

Utilizadas como colunas, vigas diagonais e contraventamentos horizontais em projetos de pequeno a médio porte instalados no solo, como áreas fabris, terrenos rurais ociosos e ao redor de estufas agrícolas.

▶ Telhados planos de concreto (com suportes adicionais):

Utilizadas em conjunto com fundações de lastro como terças inclinadas ou planas que suportam módulos fotovoltaicos.

▶ Sistemas híbridos de aquicultura-solar e sistemas híbridos de agricultura-solar:

Utilizado como perfil principal de suporte de carga quando a altura livre é elevada, resistindo eficazmente às cargas de vento e à corrosão em ambientes úmidos de longa duração (requer revestimento galvanizado de alumínio-magnésio ou tratamento anticorrosivo reforçado).

▶ Terreno montanhoso e inclinado:

Adaptável a terrenos com inclinação de 5 a 15° ajustando a diferença de altura entre as colunas dianteira e traseira e utilizando os orifícios alongados de conexão em aço laminado em forma de C.

Tipo de solo aplicável

O sistema de suporte de aço em forma de C com rolamento interno é adequado para quase todos os tipos de solo, pois sua carga é transferida através da fundação. Para a construção de fundações, os seguintes tipos de solo são ideais:

• Argila e argila siltosa: Alta capacidade de suporte, menos propensas ao colapso do furo, adequadas para estacas escavadas ou estacas pré-moldadas.
• Areia e areia com cascalho: Boa drenagem, adequada para estacas helicoidais, construção rápida e perturbação mínima.
• Aterro compactado: Para fundações artificiais ou antigos terrenos industriais, podem ser utilizadas estacas pré-moldadas ou estacas perfuradas em microfuros.
• Loess e solo vermelho (não colapsáveis): Estacas escavadas convencionais são suficientes; nenhum tratamento especial é necessário para o suporte de aço em forma de C.

Limitações geológicas a considerar

Embora as estruturas de aço em forma de C não entrem em contato direto com camadas profundas do solo, as seguintes condições geológicas podem afetar a seleção e o custo da fundação, limitando indiretamente sua aplicabilidade econômica:

▶ Camadas de solo rochoso ou pedregoso:

Se rochas moderadamente intemperizadas ou cascalho grosso aparecerem a 0,5 m abaixo da superfície, estacas espirais não podem ser cravadas, e a perfuração e o rejuntamento de estacas tornam-se difíceis e dispendiosos. Nesse caso, fundações com contrapeso de concreto (fundações em faixa ou independentes) devem ser consideradas, mas isso aumentará a escavação e o uso de concreto.

▶ Solos macios e solos siltosos:

Estes possuem capacidade de carga extremamente baixa (<60 kPa) e são propensas a recalques. Estacas pré-moldadas mais longas ou estacas de injeção de calda de cimento mais profundas são necessárias, o que leva a um aumento significativo nos custos da fundação em estacas e pode diminuir as vantagens dos suportes leves de aço em forma de C.

▶ Loess colapsável:

O contato com a água causa um assentamento adicional significativo. Medidas de impermeabilização ou tratamento da fundação (como uma camada de amortecimento de solo e cal ou pré-saturação) são necessárias; caso contrário, o assentamento irregular da fundação de suporte irá deformar o aço em forma de C, causando microfissuras nos módulos fotovoltaicos.

▶ Solos suscetíveis à geada (silte, argila siltosa):

Em regiões frias, a força do congelamento do solo fará com que as estacas subam. A fundação de estacas deve ser enterrada abaixo da linha de congelamento, e a margem de ajuste na conexão entre a armadura em forma de C e o topo da estaca deve ser aumentada.

▶ Nível elevado do lençol freático ou camadas de areia movediça:

Durante a perfuração, é provável que ocorram colapsos no furo e influxo de areia movediça, afetando a qualidade das estacas moldadas in loco. Estacas espirais de aço ou estacas pré-moldadas cravadas podem ser utilizadas, mas as juntas de conexão em aço em forma de C exigem proteção especial contra corrosão.

Resumo

O aço em perfil C com curvatura interna, com sua alta relação resistência/peso, excelente resistência à corrosão e flexibilidade de instalação, tornou-se o perfil estrutural primário e secundário mais utilizado em sistemas de suporte para painéis fotovoltaicos (PV) instalados no solo. Seu design de seção transversal com bordas laminadas e curvatura a frio proporciona um equilíbrio entre o baixo consumo de aço e a capacidade de carga, tornando-o adequado para a maioria das aplicações, desde planícies até montanhas, e desde solos comuns até ambientes levemente corrosivos.

 

Principais recomendações de seleção: Nas fases iniciais de um projeto, a seção transversal e a espessura da parede do perfil de aço em C devem ser determinadas por meio de cálculos estruturais baseados nas cargas locais de vento e neve. Em seguida, deve-se selecionar um revestimento adequado com base no nível de corrosividade do solo (a galvanização a quente é geralmente adequada para a maioria dos locais no interior; o revestimento de zinco-alumínio-magnésio é recomendado para locais a menos de 5 km da costa ou em áreas industriais pesadas). Por fim, para condições geológicas especiais, como rocha, solo mole e loess colapsível, são necessários projetos de fundação específicos; confiar apenas nas juntas universais do perfil de aço em C não é aconselhável.

 

 

A tendência futura é a combinação de aço de alta resistência (como o Q420 e o Q460) com revestimentos ultrarresistentes à corrosão (placas pré-revestidas de zinco-alumínio-magnésio), visando reduzir ainda mais o peso total da estrutura de suporte e o custo total do ciclo de vida, ao mesmo tempo que melhora a capacidade da usina de lidar com condições climáticas extremas.

 

Referência do Projeto Solar First

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Pontos de conhecimento relacionados

(1)Aço laminado a frio com perfil em C: seis pontos-chave de conhecimento