Análise e Dimensionamento de Estrutura de Suporte para Sistema Fotovoltaico Residencial

 

 1. Introdução

Este artigo técnico apresenta a análise estrutural e conceitual de um sistema de suporte para instalação de painéis solares fotovoltaicos em cobertura (telhado), conforme croqui apresentado. O objetivo é descrever a solução proposta, avaliar sua geometria e discutir aspectos relevantes de estabilidade, resistência mecânica e viabilidade construtiva.

2. Descrição Geral do Sistema

O sistema consiste na instalação de dois módulos fotovoltaicos, cada um com largura aproximada de 1,13 m com cerca de 2,26 m apoiado sobre um perfil estrutural de alumínio de 2,4m
Este perfil atua como elemento principal de suporte horizontal, sendo sustentado por dois conjuntos estruturais laterais fixados ao telhado.

3. Geometria da Estrutura

3.1 Painéis solares

Quantidade: 2 unidades
Largura individual: 1,13 m
Comprimento total: 2,4 m

3.2 Perfil de alumínio

Função: suporte longitudinal dos painéis
Comprimento: aproximadamente 2,4 m
Material sugerido: alumínio estrutural (leve e resistente à corrosão)

3.3 Estrutura de apoio (laterais)

Cada lado da estrutura é composto por:
Montante vertical principal: 50 cm de altura
Prolongamento inferior: 20 cm (para fixação estrutural no telhado)
Base horizontal: 40 cm
Elemento diagonal de reforço (mão francesa): inclinação de 30°
Ponto de apoio inferior do reforço: 10 cm de altura
Essa configuração forma um triângulo estrutural, essencial para garantir rigidez e estabilidade.

4. Análise Estrutural

4.1 Sistema triangulado

A utilização de barras inclinadas formando triângulos é uma solução clássica em engenharia estrutural. O triângulo é uma figura geométrica indeformável, o que garante maior estabilidade ao conjunto.
A inclinação de 30° do elemento diagonal contribui para:
Distribuição eficiente de cargas
Redução de esforços de flexão no montante vertical
Aumento da rigidez global da estrutura

4.2 Transferência de cargas

As cargas atuantes incluem:
Peso próprio dos painéis
Peso do perfil de alumínio
Cargas de vento
Essas cargas são transferidas da seguinte forma:
Painéis → Perfil de alumínio → Montantes verticais → Estrutura triangular → Telhado
A presença da base horizontal de 40 cm amplia a área de apoio, reduzindo tensões na cobertura.

4.3 Esforços predominantes

Montante vertical: compressão
Barra diagonal: tração ou compressão (dependendo da direção do vento)
Base horizontal: apoio e distribuição de carga

5. Considerações sobre o Ângulo de Inclinação

O ângulo de 30° adotado na estrutura é adequado para:
Melhor captação de radiação solar em latitudes médias
Favorecer o escoamento de água da chuva
Reduzir acúmulo de sujeira
Além disso, este ângulo contribui para uma geometria estrutural eficiente do ponto de vista mecânico.


6. Fixação no Telhado

A fixação deve considerar:
Uso de parafusos estruturais ou chumbadores
Vedação adequada para evitar infiltrações
Distribuição de carga sobre vigas ou caibros
Recomenda-se a utilização de bases metálicas ou chapas de apoio para melhorar a interface com o telhado.


7. Materiais Recomendados

Estrutura principal: aço carbono galvanizado ou alumínio
Parafusos: aço inoxidável
Perfil de suporte: alumínio extrudado
A escolha do alumínio é vantajosa devido à resistência à corrosão e menor peso próprio.


8. Segurança e Normas Técnicas

O projeto deve atender às normas brasileiras, incluindo:
NBR 6120: Cargas para o cálculo de estruturas
NBR 6123: Ações do vento
NBR 8800: Estruturas de aço
Também é importante considerar fatores de segurança e coeficientes de carga.


9. Conclusão

O sistema apresentado no croqui demonstra uma solução eficiente, simples e funcional para suporte de painéis solares em telhado.
Os principais pontos positivos incluem:
Uso de geometria triangular para rigidez
Boa distribuição de cargas
Facilidade construtiva
Adequação ao ângulo ideal de inclinação

Com a correta execução e fixação, a estrutura tende a apresentar bom desempenho estrutural e durabilidade.