Estruturas de montagem solar em solo de lastro de concreto
estruturas de montagem solar em solo de lastro de concreto,Uma solução essencial para projetos solares comerciais e de grande porte, onde a montagem no telhado não é uma opção e a penetração no solo é indesejável. O que são sistemas de montagem no solo com lastro de concreto?
Um sistema de lastro de concreto é uma fundação não penetrante, com lastro para baixo, para painéis solares. Em vez de ser ancorada ao solo por estacas cravadas ou pilares de concreto, toda a estrutura é mantida no lugar pelo peso de blocos de concreto.
Esses sistemas são usados principalmente em dois cenários:
Em telhados planos ou com pouca inclinação: especialmente em grandes edifícios comerciais com coberturas de membrana (EPDM, TPO, PVC) que não podem ser penetradas. (Vamos nos concentrar em aplicações no solo, mas o princípio é idêntico.)
No solo: onde as condições do local tornam a perfuração ou a condução tradicionais difíceis, caras ou proibidas. Componentes principais de um sistema de montagem no solo com lastro 1. Blocos de lastro de concreto: estes são os "foundation." Eles podem ser: • Blocos pré-moldados: blocos de concreto padrão (como grandes blocos de concreto) comprados de um fornecedor. • Calhas fundidas personalizadas: calhas de concreto longas em forma de U onde os trilhos de estantes ficam. Elas são comuns e distribuem o peso uniformemente. • Blocos fundidos no local: concreto derramado em formas no local, o que pode ser mais econômico para projetos muito grandes.
2. Estrutura das estantes: Feita principalmente de alumínio (para resistência à corrosão e redução de peso) ou, às vezes, de aço galvanizado. Isso inclui trilhos, terças e pernas.
3. Bandejas de lastro / Berços / Pés: Estes são os componentes críticos da interface. Geralmente, são estruturas ou cestos de metal (aço ou alumínio) que: • Seguram os blocos de lastro. • São fixados diretamente às pernas ou trilhos do rack. • São projetados para distribuir o peso do lastro de forma eficaz.
4. Tecido geotêxtil (opcional, mas recomendado): colocado diretamente no solo antes do posicionamento dos blocos de lastro. Ele impede o crescimento de vegetação através do conjunto e auxilia na estabilização do solo.
Como funcionam os sistemas de lastro: o princípio da engenharia O sistema resiste a ser levantado pelo vento ou movido por outras forças por meio do peso do lastro, em vez da profundidade da fundação. • Elevação pelo vento: a principal força a ser superada. Conforme o vento flui por baixo e por cima dos painéis inclinados, ele cria uma força de elevação. O peso total do lastro de concreto deve ser significativamente maior do que a força de elevação calculada para o local. • Momento de tombamento: o vento também tenta empurrar o conjunto. O peso do lastro, combinado com a base larga das bandejas de lastro, cria um momento de estabilização que resiste a essa força de tombamento. • Fator de segurança: os engenheiros projetam esses sistemas com um grande fator de segurança (por exemplo, 1,5 ou superior).
Isso significa que o peso do lastro é calculado em mais de 50% a mais do que a força máxima de elevação esperada. Principais vantagens dos suportes de solo com lastro
1. Sem penetração no solo (maior vantagem): • Ideal para terrenos contaminados ou remediados: pode ser construído em terrenos abandonados com tampas que não podem ser rompidas. • Evita serviços públicos subterrâneos: não há risco de atingir linhas de energia elétrica, gás ou água. • Protege aterros sanitários: perfeito para instalações solares em tampas de aterros sanitários fechadas. • Simplifica a autorização: geralmente tem um processo de autorização mais simples do que sistemas de penetração, pois não é considerado uma estrutura permanente em algumas jurisdições.
2. Velocidade e facilidade de instalação: • Equipamentos pesados mínimos: Não requer bate-estacas, perfuratrizes ou caminhões de concreto para pilares. A instalação geralmente pode ser feita com uma empilhadeira ou um pequeno manipulador telescópico para posicionar os blocos. • Construção mais rápida: O processo consiste principalmente em montagem e colocação, não em escavação e perfuração, que podem ser mais rápidas em condições adequadas.
3. Reversibilidade e Impacto Mínimo no Local: • O sistema não é permanente. Ao final da vida útil do conjunto, os blocos podem ser removidos e frequentemente reciclados, e o terreno retorna ao seu estado original com o mínimo de perturbação.
4. Custo-benefício em locais adequados: • Em locais com solo problemático (rochoso, lençol freático alto) ou as restrições mencionadas acima, os sistemas de lastro podem ser significativamente mais baratos do que lidar com escavações complexas ou perfurações especializadas.
Principais desvantagens e desafios de design
1. A capacidade de suporte do solo é crítica: esta é a restrição de engenharia mais importante. O solo deve ser capaz de suportar o imenso peso do concreto sem recalques irregulares. Um engenheiro geotécnico deve testar o solo para determinar sua capacidade de suporte admissível (por exemplo, 2.500 psf). Solos pobres (por exemplo, aterro solto, argila) podem tornar os sistemas de lastro impossíveis ou proibitivamente caros.
2. Altos custos de material e transporte: • O concreto é extremamente pesado. Transportar milhares de blocos de concreto para um canteiro de obras é caro e logisticamente desafiador. • O sistema utiliza uma quantidade muito maior de alumínio/aço nas estantes para criar uma base estável e ampla.
3. Não adequado para terrenos inclinados: Os sistemas de lastro são projetados para terrenos muito planos (tipicamente com declives inferiores a 3-5 graus). São impraticáveis em encostas.
4. Captação de Vento: Em regiões com ventos fortes, o projeto deve ser cuidadosamente elaborado para evitar que o vento passe por baixo do conjunto e o capte para cima. Isso geralmente requer um ângulo de inclinação muito baixo ou defletores de vento.
5. Potencial de Crescimento da Vegetação: Sem a preparação adequada do local (geotêxtil e cascalho), a vegetação pode crescer e levantar as bandejas de lastro, comprometendo a estabilidade. O Processo de Projeto e Instalação 1. Levantamento Geotécnico: Uma primeira etapa essencial para determinar a capacidade de suporte do solo. 2. Análise da Carga de Vento e Neve: Um engenheiro calcula a elevação específica do vento e as cargas de neve para o local do projeto usando os códigos locais (por exemplo, ASCE 7).
3. Cálculo do lastro: O fabricante ou engenheiro do sistema de estantes calcula a quantidade exata de lastro necessária por módulo ou por mesa para suportar as cargas, com um fator de segurança. Isso determina o tamanho e o número de blocos.
4. Preparação do local: O solo é nivelado para ficar perfeitamente nivelado. É aplicada uma manta geotêxtil, geralmente coberta com uma camada de cascalho para drenagem e controle de ervas daninhas.
5. Layout e montagem: As pernas do rack e as terças transversais são montadas no chão.
6. Colocação do lastro: Os blocos de concreto são cuidadosamente colocados nas bandejas ou berços de lastro de acordo com o plano de engenharia.
7. Instalação do Módulo: Os painéis solares são fixados à estrutura agora ponderada. Marcas e Tipos de Sistemas Líderes • Terrasmart: Um importante player no mercado dos EUA, conhecido por suas soluções de lastro para montagens no solo e no telhado, frequentemente usando um sistema "split-rail" para facilitar a instalação. • GameChange Solar: Oferece o sistema "Genius Ballast", que usa blocos de lastro pré-moldados e uma estrutura de rack altamente configurável. • Schletter: Um fabricante alemão com presença global, oferecendo sistemas de lastro robustos para vários terrenos. • Unirac: Fornece soluções de lastro para telhados planos comerciais, cujos princípios são semelhantes aosmontagens no solo.
Conclusão: Quando escolher um sistema de lastro no solo Escolha um sistema de lastro quando: • O local tem alta capacidade de suporte do solo. • A penetração é proibida (aterros sanitários, terrenos baldios, terrenos cobertos). • O solo é muito plano. • As condições do subsolo são desafiadoras (rocha, lençol freático alto), tornando a perfuração mais cara. Evite um sistema de lastro quando: • O solo é fraco ou tem baixa capacidade de suporte. • O local é inclinado. • O local é remoto e o custo de transporte de grandes quantidades de concreto é proibitivo.
Resumindo,suportes de lastro de concreto no solosão uma solução de engenharia altamente especializada e inestimável que permite o desenvolvimento solar em larga escala em locais onde os métodos tradicionais falham, transformando terras inutilizáveis em uma fonte de energia limpa.