Elementos de fixação para seguidores solares e estruturas fotovoltaicas

1. Um seguidor que colapsou

Em 2022, uma central solar numa região ventosa do norte da China perdeu vários seguidores após dois anos de serviço. Vários parafusos das colunas fraturaram e as estruturas ruíram.

A causa raiz foi a fadiga: a vibração induzida pelo vento atuou sobre parafusos montados com pré-carga insuficiente. Assim que a junta abriu, o parafuso passou a suportar a carga alternada do vento na totalidade, em vez de uma pequena fração, e a fratura seguiu-se.

A solução foi recalcular a pré-carga segundo a VDI 2230, passar a parafusos de classe 10.9 com zincagem lamelar e acrescentar porcas de bloqueio.

2. Inclinação fixa versus seguidor

3. Opções de proteção anticorrosiva

Note-se que a galvanização por imersão a quente acrescenta 50–80 μm de zinco e altera o ajuste da rosca, a menos que a rosca seja cortada após a imersão ou a porca seja roscada com sobremedida. Para aparafusamento estrutural, convém especificar a galvanização segundo a ISO 10684 e adequar a porca em conformidade — esta é uma fonte comum de problemas de montagem em obra.

4. Fadiga induzida pelo vento

Os seguidores oscilam sob a excitação do vento, pelo que os parafusos sofrem carga alternada. As contramedidas são:

• Elevar a pré-carga para cerca de 90 % da tensão de cedência, para que a carga externa module apenas uma pequena fração da força no parafuso.
• Utilizar roscas laminadas em vez de roscas cortadas, pelo ganho de 20–30 % de resistência à fadiga no fundo da rosca.
• Eliminar concentrações de tensões: raios nas transições do veio, sem entalhe na saída da rosca.
• Manter a junta rígida. Uma aba espessa e um comprimento de aperto curto reduzem o fator de carga Φ e, portanto, a amplitude de tensão.

5. Ligação à terra e condutividade

A estrutura tem de ser ligada à terra para proteção contra descargas atmosféricas, o que tem consequência direta na escolha do revestimento:

• Os revestimentos de zincagem lamelar não são condutores, pelo que não podem ser utilizados num ponto de ligação à terra.
• Utilizar parafusos galvanizados ou de aço inoxidável nos locais de ligação à terra.
• Retificar as faces de contacto até ao metal nu antes da montagem e reproteger a junta com uma pasta condutora, e não com tinta.

6. Árvore de decisão e perguntas frequentes

Passo 1: inclinação fixa ou seguidor?

Fixa → classe 4.6, galvanização por imersão a quente. Seguidor → classe 10.9, zincagem lamelar sobre galvanização.

Passo 2: costeiro?

Sim → aço inoxidável 316, e planear inspeção periódica em vez de presumir 25 anos sem manutenção.

Perguntas frequentes

P: As estruturas solares usam parafusos auto-perfurantes? Em chapa de aço perfilada para coberturas, sim — parafusos auto-perfurantes com anilhas EPDM. As vigas principais de aço e as juntas dos seguidores usam parafusos, porque um parafuso auto-perfurante não desenvolve a carga de aperto de que uma junta estrutural necessita.

P: São realistas 25 anos sem manutenção? Para galvanização por imersão a quente num ambiente interior seco, sim. No litoral, não — convém planear inspeção e retoques e especificar o revestimento com esse pressuposto.

P: Porque não usar aço inoxidável em todo o lado? Pelo custo e pela gripagem. Os parafusos de aço inoxidável numa estrutura de aço inoxidável emperram durante a montagem sem um revestimento lubrificado, e o prémio de preço face ao aço galvanizado dificilmente se justifica no interior.