Relativamente aos efeitos da acção do vento, tal como foi definida na presente dissertação, verificou-se que os problemas de segurança se situam ao nível do suporte metálico. Efectiva- mente, do estudo efectuado, mostrou-se que as vigas V1, V2 e V3 não cumprem os requisitos do EC3-1-1: os valores dos momentos flectores máximos My,Ed observados nas vigas V1 e V2
são aproximadamente o dobro do valor da capacidade resistente plástica, Mpl,y,Rd, da secção
IPE 240; na viga V3 o valor de My,Edmáximo excede em 70% o valor de Mpl,V,Rd (momento
flector plástico resistente reduzido).
No que diz respeito às colunas grande e pequena, observou-se, com base nos esforços obtidos e verificações de segurança efectuadas, que eles estão sobredimensionados, uma vez que a ca- pacidade resistente das respectivas secções é muito superior aos esforços máximos verificados. Na verdade, para estes, obtiveram-se valores de Npl,Rd/NEd e Mpl,Rd/MEd muito elevados:
29,5 e 4,2 para a coluna pequena e 38,3 e 3,0 para a coluna grande, respectivamente. Assim, poderiam ter sido adoptadas, para estas colunas, secções de menor diâmetro.
Em relação aos três tubos facar soldados entre si provou-se que, para os esforços verificados, bastava apenas um destes tubos para satisfazer as condições de segurança estabelecidas em EC3-1-1.
Da análise efectuada aos deslocamentos nodais na malha metálica concluiu-se que estes são maioritariamente elevados, atingindo, num dos quatro cantos da malha, o valor máximo de 558 mm. Um grande número desses deslocamentos compromete a segurança dos painéis foto- voltaicos a eles sujeitos, pois que, uma vez que estes têm um comportamento frágil, fácilmente são danificados.
Em termos dos resultados obtidos das análises estática e dinâmica realizadas, concluiu-se que: os esforços nos perfis U, OM e vigas V1 e V2 provenientes da análise dinâmica conduziram, respectivamente, a valores superiores aos obtidos por análise estática; de forma inversa, esta análise conduziu, nas vigas V3, tubos facar e grupo coluna, a valores de esforços superiores aos que resultaram da análise dinâmica.
Segundo as especificações do fabricante do seguidor, este foi dimensionado para resistir à velocidade do vento máxima de 125 km/h, aproximadamente 35 m/s. Nessas especificações não constam, contudo, o método adoptado para determinar a pressão do vento sobre o seguidor correspondente à velocidade máxima permissível do vento referida.
No presente estudo, a velocidade usada no cálculo da pressão do vento sobre a superfície dos painéis fotovoltaicos é a velocidade de pico do vento de valor V = 40 m/s, que corresponde à velocidade média de 27 m/s proposta pelo Anexo Nacional que complementa o EC1. Uma vez que para este valor, as vigas V1, V2 e V3 não satisfazem os princípios estabelecidos em EC3-1- 1 (MEd> Mpl,Rd), inferiu-se, de acordo com esta norma, o valor da velocidade máxima de pico
do vento sobre os painéis para o qual resultem os esforços máximos admissíveis na viga V1, cuja secção é a mais esforçada. Assim, de acordo com os príncipios da norma ASCE/SEI 7-10, determinou-se a velocidade de pico de vento, V⋆, que produz a pressão máxima admissível
sobre os painéis, tal que o momento My,Edna viga V1, no limite, iguale a capacidade resistente
Mpl,y,Rd da secção IPE 240 (Mpl,y,Rd= 100,82 kNm). Com recurso ao programa SAP2000,
determinou-se o momento máximo |My,max| na referida viga, resultante da pressão referida,
assim como o momento flector devido às acções permanentes, ou seja, ao peso próprio da estrutura e dos panéis, os quais foram majorados de 1,35 (|M1,35·(pppaineis+ppest)|). A partir
dos valores determinados para os dois momentos referidos, obteve-se, para a velocidade de pico, V⋆, o valor,
|My,max| = |Mpl,y,Rd| − |M1,35·(pppaineis+ppest)| = 26, 73 ≈ 27 [m/s].
Conclui-se assim que para velocidades de pico que não ultrapassem 27 m/s, ou seja, para velocidades médias do vento abaixo de V⋆/G3s
600s= 18 m/s, é verificada a segurança da secção
IPE 240 da viga V1 e, consequentemente, das vigas V2 e V3. Assim, para as acções definidas no presente estudo, se na zona da Amareleja não se verificarem velocidades de pico do vento superiores a aproximadamente 27 m/s (ou velocidades médias acima de 18 m/s), a segurança do seguidor solar não é comprometida.
Observa-se que o valor da velocidade de pico do vento (27 m/s) é muito inferior ao valor correspondente da referida velocidade indicado pelo fabricante do seguidor solar, i.e., 35 m/s. Acreditando a autora da presente dissertação que o valor máximo da velocidade admissível do vento, em termos da segurança do seguidor solar, corresponde ao valor proposto pela empresa que o fabricou, considera que a discrepância entre este valor e o que foi obtido no presente estudo deve ser devida, essencialmente, aos valores dos coeficientes de pressão cp que foram
atribuídos à estrutura. Efectivamente, sendo a norma americana direccionada ao projecto de estruturas de Engenharia Civil, é expectável que esta seja conservadora na forma como define as acções, uma vez que o principal objectivo desta norma é garantir um dimensionamento para o qual não ocorra o colapso da estrutura, não pondo assim em perigo vidas humanas. O mesmo grau de exigência não é requerido ao caso do seguidor solar.
Para obter os valores dos coeficientes de pressão cp, que melhor possam traduzir os efeitos
do vento no seguidor solar, seria necessário realizar ensaios em túnel de vento ao protótipo deste, tendo em consideração o que foi exposto no capítulo 3 sobre os factores condicionantes do comportamento do vento sobre seguidores solares instalados em centrais fotovoltaicas. Em face do exposto acerca da segurança das vigas V1, V2 e V3 e das deformações verificadas ao nível da malha metálica, ter-se-ia de proceder a algumas alterações pontuais na estrutura metálica do seguidor. Sendo o objectivo desta dissertação apenas o estudo dos efeitos do vento na estrutura em causa, optou-se por não fazer considerações relativamente a um possível reforço estrutural. No entanto, ao nível da Central Fotovoltaica da Amarelela, sugere-se a alteração da vedação existente com vista a proporcionar algum efeito de abrigo aos seguidores solares mais periféricos. De forma a conferir aos seguidores solares mais periféricos alguma protecção relativamente à acção do vento directo, julga-se que era vantajosa a substituição da vedação de rede, que circunscreve o perímetro da central, por uma malha muito mais fina que, de acordo com alguns autores [52], deve respeitar os requisitos a seguir apresentados: - A razão entre a área de aberturas da malha da vedação e a área total desta não deve ser superior a 50%;
- A distância L1 entre a vedação e os seguidores solares dispostos na primeira “fileira” (cf.
Figura 3.4) deve ser aproximadamente igual ao dobro da altura total H destes, ou seja, L1=
17,2 m;
- A altura da vedação, Hm, deve ser superior a metade da altura do seguidor (H/2), mas não
Conclusões e Desenvolvimentos
Futuros
6.1
Conclusões
Com a realização da presente dissertação pretendeu-se quantificar a acção do vento e os seus efeitos sobre o seguidor solar da Central Fotovoltaica da Amareleja.
De acordo com o estudo efectuado, constatou-se que, para velocidades de pico do vento de 40 m/s, o seguidor solar apresentaria alguns problemas estruturais, nomeadamente, ao nível do suporte metálico. Da verificação aos Estados Limites Últimos concluiu-se que os esforços nas secções transversais das vigas V1, V2 e V3 são superiores às capacidades resistentes destas. Relativamente às mesmas vigas, concluiu-se que a segurança das suas secções transversais é verificada no caso em que a velocidade de pico do vento é inferior a 27 m/s. Por outro lado, em relação aos Estados Limites de Utilização, constatou-se que as deformações ao nível da malha metálica põem em causa a integridade da maioria dos painéis fotovoltaicos.
No que diz respeito ao grupo coluna e cabeça do seguidor mostrou-se que os elementos que os compõem estão sobredimensionados para os esforços obtidos.
Relativamente aos dois métodos de quantificação da acção do vento usados, verificou-se que a análise dinâmica conduziu a esforços nos perfis U e OM e vigas V1 e V2 superiores aos que, respectivamente, foram obtidos por análise estática, mas inferiores aos que, mediante esta última análise, se observaram nas vigas V3, tubos facar e grupo coluna.
Em termos das duas vertentes do método WAWS consideradas, verificou-se que a vertente associada à decomposição POD envolve, ao contrário do que sucede com a outra, um grande
volume de cálculos que torna o processo muito moroso.
Na especificação técnica da estrutura do seguidor, que foi facultada, não é feita nenhuma referência ao tipo de estudos que foram realizados para verificar a resistência do seguidor à acção do vento. Na impossibilidade de obter a confirmação da validade dos resultados obtidos na presente tese por outros métodos, muito particularmente, por ensaios do protótipo da estrutura em túnel de vento, não é possível tirar qualquer conclusão sobre a razoabilidade dos mesmos.