BR202022001127Y1 - Disposição introduzida em perfil de estruturas metálicas - Google Patents
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Abstract
PERFIL DE ESTRUTURAS METÁLICAS. A presente invenção refere-se a um modelo de perfil adaptável, ajustável e perfurável para construção de estruturas metálicas, mais especificamente de sustentação de placas fotovoltaicas, em instalações geradoras de energia solar.
Description
[1] A presente disposição construtiva refere-se a um perfil adaptável, ajustável e perfurável para construção de estruturas metálicas, mais especificamente de sustentação de placas fotovoltaicas, em instalações geradoras de energia solar, contendo formas e composição específica.
[2] Como é de conhecimento do meio técnico, o aproveitamento de energia solar é dividido em dois meios mais utilizados, ou seja, uso na forma de calor ou na forma de luz.
[3] No primeiro meio, o sistema funciona utilizando meio de captação de calor circulando um líquido proveniente de caixa de água ou rede de abastecimento por dentro de coletor solar e armazenando em reservatório térmico, também conhecido como boiler.
[4] Em outras palavras, nos coletores solares, local onde a energia solar é captada, essa energia é convertida em calor, aquecendo a água presente nos coletores. Assim que a água é aquecida, ela volta para o boiler, onde será armazenada até que o seu consumo seja feito. Conforme a água quente é consumida, a água mais fria é fornecida ao boiler, para que não falte água quente e o processo de aquecimento continue. Ocorrendo consumo maior de água quente, um sistema auxiliar é acionado para ajudar no sistema de aquecimento.
[5] No segundo meio, os fótons contidos na luz solar são convertidos em energia elétrica, por meio do uso de células solares fotovoltaicas.
[6] Mais particularmente, a geração de energia fotovoltaica é realizada por efeito fotovoltaico, no qual um painel de cristal de silício com dopagem do tipo N e junção PN é irradiado com a luz solar para gerar uma força eletromotriz devido à energia fotovoltaica.
[7] Para esse fim, tais placas solares devem ser fixadas e posicionadas em locais ensolarados de forma firme e em ângulo precisamente pré-definido, de forma a obter o melhor aproveitamento de incidência solar possível.
[8] Ao contrário das fontes de energia existentes, como matérias-primas fósseis, a luz solar é uma fonte de energia limpa que não apresenta o risco de aquecimento global, como emissões de gases de efeito estufa, ruído, destruição ambiental, etc., e não há medo de esgotamento. Ao contrário de outros tipos de vento e água do mar, solar as instalações de geração de energia estão livres de custos de instalação e manutenção.
[9] No entanto, no caso das placas fotovoltaicas e suas estruturas, existe inconveniente com relação aos ciclos de variação de temperatura que ocorrem durante o dia e a noite. Essa variação de temperatura, além de ser uma das principais causas de deterioração da eficiência de geração de energia da geração fotovoltaica, também causa deterioração dos suportes de fixação.
[10] Corroborado a esses problemas tem-se as intempéries, tais como umidade, chuva ácida, poeira e outros produtos provenientes dos fenômenos climáticos, que também contribuem para deterioração das estruturas.
[11] Para evitar deterioração das estruturas de suporte, ou mesmo facilitar sua manutenção, o meio técnico tem desenvolvido uso de materiais cada vez mais resistentes, de fácil desinstalação e instalação da estrutura de sustentação das placas solares, ou mesmo troca de componentes.
[12] Em particular, o módulo fotovoltaico inclui uma estrutura de metal, preferencialmente alumínio, para suprimir o peso total da estrutura, instalada geralmente em telhados ou sobre o piso. Para evitar danificar a estrutura, em muitos casos são instalados calços para eliminar vibração causada pela força do vento e para compensar dilatação e retração das placas solares. No entanto, tais calços deterioram-se com o tempo e necessitam ser substituídos.
[13] No caso particular dos perfis metálicos para estruturas metálicas para placas fotovoltaicas, o meio técnico tem utilizado perfis metálicos com diversos formatos padronizados, que são advindos de diversas aplicações industriais pré-existentes, o que apresenta restrições e limitações com relação a flexibilidade, resistência e peso.
[14] São conhecidos alguns modelos de perfis no Estado da Técnica. Por exemplo, o documento BRPI0418734 de 29.04.2004 ensina um perfil acanalado retesado, o qual pode ser empregado tanto para a construção de armações de tetos quanto abóbadas arquitetônicas de grande dimensão, suportando com eficiência as cargas mortas. O perfil é formado por uma alma, patins ou lados que se encontram dispostos tanto na parte superior como na parte inferior, e arremates colocados nas extremidades da peça, em que estes patins são compostos de uma superfície plana, dividida em três partes ou seções: uma primeira seção de superfície plana, unida em uma extremidade à alma mediante uma dobra que fica a noventa graus em relação à alma e, na outra extremidade, com uma dobra a uma seção intermediária de superfície plana, deslocada do eixo central dos patins, e a qual conforma a seção enrijecida e, seguida de uma segunda dobra a uma terceira seção de superfície plana, a qual fica no mesmo plano com a primeira seção seguida de uma dobra com um dos arremates, de uma maneira tal que estes últimos ficam a noventa graus em relação aos patins, e porque a alma, também de superfície plana, fica disposta por três seções: uma primeira seção de superfície plana, unida na extremidade superior à dobra do patim superior, o qual vai ficar a noventa graus, para continuar a uma seção mediana de superfície plana, deslocada do eixo da alma, e a qual conforma a seção enrijecida e a qual se une através de dobras, seguida uma terceira seção similar à primeira de superfície plana, a qual fica no mesmo plano com a primeira seção, terminada com uma segunda dobra ao patim inferior que vai ficar a noventa graus em relação à alma.
[15] Os documentos US4580388A de 30.11.1984 e CN214369232U de 05.01.2021 apresentam disposições construtivas similares ao BRPI0418734, com variações dimensionais. Já o documento BRMU8800545U de 01.08.2008 possui similaridade da alma, mas isenta de rebaixos nos patins, enquanto o BR202020002742U2 de 10.02.2020 ensina perfil similar, sendo dotado somente de um rebaixo triangular na alma. O documento WO9857002 de 11.06.1998 e semelhante a essa disposição construtiva, no entanto com rebaixos nas superfícies planas laterais. O documento BR202013008789U de 11.04.2013 também possui similaridade do perfil, no entanto isento de rebaixo nos patins, e prevê combinação com outro perfil dotado de ressaltos nos patins e arremates invertidos, tendo outra forma diferente de aplicação. Já o documento EP0638758 de 05.08.1994 ensina um perfil contendo alma e patins com superfície frisada com função de reforço, mas que não permite o encaixe de outros elementos. O documento WO2020095216 de 06.11.2019 ilustra perfil dotado de frisos nas superfícies da alma e patins e com face maior estendida. O documento DE3442355 de 20.11.1984 ensina um perfil semelhante, com rebaixo e frisos longitudinais e frisos transversais nos patins, de acordo com o tipo de reforço e aplicação desejada.
[16] Em que pese a utilização dessas disposições, cumpre notar que é desejável que tais estruturas sejam versáteis para fácil adaptação, montagem e desmontagem para manutenção, através da utilização de perfis leves, resistentes e facilmente estruturáveis. Também é desejável que as estruturas utilizem o menor número de variação de componentes, o que torna seu custo mais atrativo, na medida em que diminui a necessidade de o fabricante de perfis ter número exacerbado de ferramentas para produção dos perfis propriamente ditos. Entretanto todos os perfis encontrados no Estado da Técnica não apresentam meios de reforço extra para aumentar sua resistência à flexão e torção, e nem meios que permitam sua prática instalação em estruturas de solos, onde torna-se necessário o ajuste da posição do perfil em função da irregulares de terrenos.
[17] Não foi encontrado no Estado da Técnica, perfil que oferecesse resistência a tração e torção suficientes com baixa espessura e com as dimensões de trabalho, e nem mesmo que permitisse a montagem, regulagem e ajuste no ato da montagem de estruturas terrestres para placas fotovoltaicas, em terrenos irregulares. Com isso, o montador atualmente se vê obrigado a furar mais de uma vez para ajustar posições e ângulos, o que fragilizava a estrutura.
[18] Mediante a esses e outros diversos aspectos e necessidades do meio técnico, e procurando aplicar a experiência adquirida na prática da mecânica, o inventor desenvolveu a presente "DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM PERFIL DE ESTRUTURAS METÁLICAS", adaptável, ajustável e perfurável para construção de estruturas metálicas, mais especificamente de sustentação de placas fotovoltaicas, em instalações geradoras de energia solar. Outro objetivo da presente disposição construtiva é fornecer um perfil leve, resistente e capaz de suportar fenômenos causados pela força do vento, mitigando o afrouxamento devido à vibração.
[19] Além disso, outro objetivo da presente disposição construtiva é fornecer um meio de fixação versátil e ajustável durante instalação, sendo facilmente perfurável.
[20] A presente disposição construtiva, objeto da presente patente, é constituída por um perfil em formato de "U", cuja face maior possui dois ou mais rebaixos trapezoidais, enquanto que as faces laterais menores possuem pelo menos um rebaixo trapezoidal e as duas arestas da face aberta do perfil são curvadas para dentro, em forma de "L". O fato de o perfil possuir dois ou mais rebaixos aumenta sua resistência, ou seja, estudos e testes feitos pelo inventor indicaram que quanto maior a quantidade de rebaixos maior a resistência à flexão e torção do perfil.
[21] Devido a necessidade de tornar os perfis instaláveis em estruturas dispostas no solo, a presente disposição construtiva prevê que ostente furações na região ressaltada, tanto da face maior quanto das faces laterais menores, para inclusão de parafusos com arruelas, de forma a receber o apoio de outros perfis. Prevê-se a possibilidade dos orifícios serem oblongos, de fábrica, o que elimina a necessidade de fazer furos na estrutura ou no material no qual a estrutura é fixada, evitando danos e reduzindo assim os custos de mão de obra. O orifício oblongo pode ser utilizado para regulagem, para correção de ângulos. Ainda, o fato de alguns dos orifícios serem oblongos permite a correção angular do perfil conforme a necessidade, sem precisar ficar executando furações por tentativa e erro, além de dispensar a furação no local da instalação.
[22] Em outras palavras, ao padronizar que os perfis seja furados com orifício oblongo de fábrica (ou combinação de orifícios circulares e oblongos), e com maior número de rebaixos na face maior, tem-se um perfil capaz de suportar as tensões de trabalho e ser instalado no local praticamente sem a necessidade de ajuste de furação, bastando que o instalador monte a estrutura mantendo os parafusos levemente soltos, o que permite a movimentação angular da estrutura sem torcê-la, durante a montagem. Ao fim, o instalador, por conferência os ângulos e posições, faz o aperto final dos parafusos de forma sistemática, garantindo a posição angular das placas, independente da irregularidade do terreno.
[23] Ambas as arestas em "L" da face aberta do perfil, podem ostentar fisgas de garras de fixação, por sua vez solidárias a estrutura de placas fotovoltaicas, por meio de parafusos.
[24] Para realização da presente disposição construtiva tem-se que os perfis são de aço galvanizados por imersão a quente (HDG)tendo as seguintes propriedades:
[25] - Revestimento: Usigal-GI de zinco puro.
[26] -Faixa de espessura (mm): 0,70 - 3,00
[27] - Composição química (% p/p): C: entre 0,14 e 0,23; Mn: entre 0 e 1,00; Al: entre 0 e 0,010; P: entre 0 e 0,060; S: entre 0 e 0,040.
[28] - Propriedades mecânicas: Direção do ensaio de tração: Transversal: LE (MPa): acima de 345; LR (MPa): acima de 430; Alongamento: BM (mm): pelo menos 50; massa mínima de cobertura (g/m2) por face: 204.
[29] Assim, a presente patente foi projetada visando obter um perfil versátil, com menor número de variações possível, convenientemente configurado e arranjado para permitir que desempenhe suas funções com eficiência e versatilidade.
[30] A seguir, para melhor entendimento e compreensão de como se constitui a "DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM PERFIL DE ESTRUTURAS METÁLICAS", que aqui se pleiteia, apresentam-se os desenhos ilustrativos em anexo, onde se vê:
[31] A FIG. 1 - Mostra uma vista em perspectiva súpero- posterior do perfil de estruturas metálicas, objeto da presente patente.
[32] A FIG. 2 - Mostra uma vista frontal do perfil de estruturas metálicas.
[33] A FIG. 3 - Mostra uma vista lateral do perfil de estruturas metálicas.
[34] A FIG. 4 - Mostra uma vista superior do perfil de estruturas metálicas, tendo as calhas superiores dispostas transversalmente a calha inferior.
[35] A FIG. 5 - Mostra uma vista em perspectiva súpero- frontal do perfil de estruturas metálicas.
[36] A FIG. 6 - Mostra uma vista lateral de estrutura metálica, mais especificamente de sustentação de placas fotovoltaicas, em instalações geradoras de energia solar, ilustrando o uso do perfil numa disposição de baixa inclinação.
[37] A FIG. 7 - Mostra uma vista lateral de estrutura metálica, mais especificamente de sustentação de placas fotovoltaicas, em instalações geradoras de energia solar, ilustrando o uso do perfil numa disposição de alta inclinação.
[38] A FIG. 8 - Mostra uma vista em perspectiva posterior de estrutura metálica, mais especificamente de sustentação de placas fotovoltaicas, em instalações geradoras de energia solar, ilustrando o uso do perfil numa disposição de baixa inclinação.
[39] A FIG. 9 - Mostra uma vista lateral de estrutura metálica, em detalhes, ilustrando o fato do perfil ostentar orifícios circulares ou oblongos na região ressaltada, tanto da face maior quanto das faces laterais menores, no qual são inclusos parafusos de união, fixação ou regulagem de posição de outros perfis e/ou elementos estruturais, por meio de arruelas e porcas.
[40] A FIG. 10 - Mostra uma vista em perspectiva da estrutura metálica, em detalhes, ilustrando meios de fixação de outros elementos pertencentes a estrutura sobre o perfil.
[41] Cabe ressaltar que estas figuras são meramente representativas, podendo apresentar variações, desde não fujam do inicialmente requerido.
[42] De acordo com a descrição acima, a "DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM PERFIL DE ESTRUTURAS METÁLICAS", adaptável, ajustável e perfurável para construção de estruturas metálicas, mais especificamente de sustentação de placas fotovoltaicas, em instalações geradoras de energia solar, sendo o perfil (1) em formato de "U", cuja face maior possui um ou mais rebaixos trapezoidais (2), enquanto que as faces laterais menores possuem pelo menos um rebaixo trapezoidal e as duas arestas da face aberta do perfil ostentam elevação (3), formando um "L", enquanto que a face maior possui dois ou mais rebaixos trapezoidais (2).
[43] Dito perfil pode conter orifícios oblongos na região ressaltada (4), tanto da face maior quanto das faces laterais menores, no qual são inclusos parafusos (5) de união, fixação ou regulagem de posição de outros perfis (1) e/ou elementos estruturais, por meio de arruelas e porcas. Ambas as elevações (4) da face aberta do perfil ostentam fisgas de garras de fixação (6), por sua vez solidárias a estrutura de placas fotovoltaicas, por meio de parafusos.
[44] Como realização tem-se que os perfis são de aço galvanizados por imersão a quente (HDG)tendo as seguintes propriedades:
[45] - Revestimento: Usigal-GI de zinco puro.
[46] -Faixa de espessura (mm): 0,70 - 3,00
[47] - Composição química (% p/p): C: entre 0,14 e 0,23; Mn: entre 0 e 1,00; Al: entre 0 e 0,010; P: entre 0 e 0,060; S: entre 0 e 0,040.
[48] - Propriedades mecânicas: Direção do ensaio de tração: Transversal: LE (MPa): acima de 345; LR (MPa): acima de 430; Alongamento: BM (mm): pelo menos 50; massa mínima de cobertura (g/m2) por face: 204.
[49] Pode-se assim, constatar através do exposto que a "DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM PERFIL DE ESTRUTURAS METÁLICAS" caracteriza-se como um elemento estruturante de grande utilidade e com composição definida, apresentando todas as qualidades práticas e de funcionalidade que justificam plenamente o pedido de patente como Modelo de Utilidade.
[50] Obviamente será percebido que enquanto o acima descrito foi descrito por forma de exemplo ilustrativo, todas outras modificações e variações feitas a esta disposição construtiva, na forma que seria aparentemente aos versados na técnica, são considerados dentro do amplo escopo e âmbito deste pedido, conforme o quadro reivindicatório a seguir.
Claims (1)
- [1]. "DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM PERFIL DE ESTRUTURAS METÁLICAS", adaptável, ajustável e perfurável para construção de estruturas metálicas, mais especificamente de sustentação de placas fotovoltaicas, em instalações geradoras de energia solar, sendo dito perfil (1) dotado de formato de "U", cujas faces laterais menores possuem pelo menos um rebaixo trapezoidal e as duas arestas da face aberta do perfil ostentam elevação (3), formando um "L", enquanto que a face maior possui dois ou mais rebaixos trapezoidais (2); dito perfil é caracterizado por conter orifícios oblongos na região ressaltada (4), tanto da face maior quanto das faces laterais menores, no qual são inclusos parafusos (5) de união, fixação ou regulagem de posição de outros perfis (1) e/ou elementos estruturais, por meio de arruelas e porcas; ambas as elevações (4) da face aberta do perfil ostentam fisgas de garras de fixação (6), por sua vez solidárias a estrutura de placas fotovoltaicas, por meio de parafusos.
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 15 (QUINZE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 21/01/2022, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |