Energia Solar em Telhados: A Estrutura Suporta o Peso dos Painéis?

Energia solar em telhados não é um problema de peso total, é um problema de distribuição de esforços. A carga adicionada por um sistema fotovoltaico, em geral entre 10 e 20 kgf/m², parece irrisória diante da capacidade nominal de uma cobertura industrial ou residencial. Mas essa carga não chega uniformemente à estrutura: ela é concentrada em pontos discretos de fixação, somada a esforços de vento que podem superar o peso próprio em várias vezes, e aplicada sobre uma cobertura cujo estado real de conservação nem sempre é conhecido.

Este guia trata da verificação estrutural necessária antes de instalar módulos fotovoltaicos em telhados metálicos, de fibrocimento ou cerâmicos, com foco nos parâmetros normativos que efetivamente governam o dimensionamento.

Quanto pesa um sistema fotovoltaico no telhado

Módulos, trilhos, grampos e parafusos resultam tipicamente em carga adicional de 10 a 20 kgf/m², variando conforme o fabricante do módulo e o sistema de fixação adotado. Um estudo acadêmico de referência trabalha com aproximadamente 15 kgf/m², mas esse número não deve ser importado para um projeto sem verificação dos componentes efetivamente especificados.

O levantamento de carga permanente do sistema fotovoltaico deve incluir módulos, trilhos e suportes, grampos e parafusos, lastros (quando o sistema não é ancorado mecanicamente), microinversores, string boxes e eletrocalhas, cabeamento e dispositivos de proteção, além de eventuais passarelas de manutenção. Para estruturas metálicas, a ABNT NBR 8800 é a referência de projeto, e seu Anexo B indica sobrecarga mínima de cobertura de 0,25 kN/m² (aproximadamente 25 kgf/m²) em projeção horizontal. Esse valor normativo não substitui o levantamento real de cargas nem indica, por si só, que a estrutura existente tem reserva de capacidade disponível.

Cargas permanentes e variáveis conforme a NBR 6120

A ABNT NBR 6120 define as ações para cálculo de estruturas de edificações e deve ser combinada com o peso próprio do sistema fotovoltaico para compor as combinações de ações da ABNT NBR 8681. Além do peso dos módulos, é preciso considerar sobrecarga de manutenção (técnico sobre a cobertura, ferramentas, equipamentos de medição), acúmulo eventual de água de chuva em pontos de desnível criados pelos próprios suportes, e, em regiões aplicáveis, carga de granizo ou neve.

Um erro comum em projetos de menor porte é tratar a carga do sistema fotovoltaico como carga permanente isolada, sem recompor as combinações últimas e de serviço já existentes na estrutura original. Se a cobertura já trabalha próxima do limite com forro, dutos de climatização ou reservatórios suspensos, a margem remanescente para o sistema fotovoltaico pode ser bem menor do que a diferença aritmética entre a sobrecarga normativa e o peso dos módulos.

Vento pela NBR 6123: o fator mais crítico

Em painéis inclinados, o vento costuma ser mais determinante que o peso próprio, sobretudo em bordas e cantos da cobertura, telhados de maior altura, coberturas leves, sistemas com afastamento em relação à telha e instalações com lastro insuficiente. A ABNT NBR 6123 (Forças devidas ao vento em edificações) exige a definição da velocidade básica regional, da categoria de rugosidade do terreno, do fator topográfico, da altura da edificação e dos coeficientes aerodinâmicos específicos para a geometria formada pelos módulos sobre a cobertura.

Esse último ponto é frequentemente negligenciado: o coeficiente de pressão de um telhado sem módulos não representa o coeficiente de pressão e sucção gerado pela mesma cobertura com painéis inclinados a 10°, 15° ou 20°. A sucção nas bordas pode gerar arrancamento das fixações mesmo em regiões de vento básico moderado, especialmente quando o sistema é instalado sem ancoragem mecânica adequada e depende apenas de lastro.

Não é adequado dimensionar fixações fotovoltaicas usando somente o peso dos painéis. O vento, em muitos casos, produz esforços mais críticos que a carga permanente do sistema.

— Referência técnica consultada sobre dimensionamento de sistemas fotovoltaicos

Concentração de esforços nos pontos de fixação

Uma carga distribuída de 15 kgf/m² produz efeitos locais muito maiores quando toda ela é transferida por um número limitado de grampos. É nesse ponto que boa parte das falhas de instalação fotovoltaica se origina: a telha, ou mesmo a terça, recebe uma carga concentrada que ela não foi dimensionada para suportar isoladamente.

A verificação precisa contemplar resistência local da telha no ponto de fixação, capacidade de terças, caibros, vigas e pórticos frente à nova condição de carregamento, resistência ao arrancamento e ao cisalhamento dos parafusos, risco de esmagamento ou rasgamento da telha metálica, flexão local dos perfis de apoio, e compatibilidade entre a posição dos suportes e os elementos efetivamente resistentes da estrutura. Fixar o sistema diretamente na telha, sem transferir a carga para terças ou outro elemento estrutural capaz, é um dos riscos mais recorrentes observados em instalações de menor rigor técnico.

Normas técnicas que regem a instalação fotovoltaica

A seleção final de normas aplicáveis depende do tipo de edificação, do material da cobertura, do sistema de montagem e das exigências locais. Em geral, o conjunto normativo relevante inclui:

• ABNT NBR 8800: projeto de estruturas de aço e estruturas mistas de aço e concreto;
• ABNT NBR 6120: ações para cálculo de estruturas de edificações;
• ABNT NBR 6123: forças devidas ao vento em edificações;
• ABNT NBR 8681: ações e segurança nas estruturas;
• ABNT NBR 6118: estruturas de concreto, quando houver elementos de concreto envolvidos;
• ABNT NBR 7190: estruturas de madeira, quando a cobertura tiver estrutura em madeira;
• ABNT NBR 16690: instalações elétricas de arranjos fotovoltaicos;
• ABNT NBR 16274: documentação, ensaios de comissionamento e inspeção de sistemas fotovoltaicos conectados à rede;
• ABNT NBR 5410 e NBR 5419: instalações de baixa tensão e proteção contra descargas atmosféricas;
• ABNT NBR 17193 e instruções técnicas do Corpo de Bombeiros estadual: segurança contra incêndio em instalações fotovoltaicas;
• NR-10: segurança em instalações e serviços em eletricidade.

Documentos recentes de Corpos de Bombeiros já citam explicitamente NBR 5410, NBR 16690, NBR 17193, NBR 5419 e NR-10 como referências obrigatórias para projeto e execução de sistemas fotovoltaicos, o que reforça que a análise estrutural é apenas uma parte de um conjunto de exigências técnicas e regulatórias que a instalação precisa atender.

Roteiro de verificação estrutural antes da instalação

Antes de contratar ou autorizar a instalação de um sistema fotovoltaico sobre cobertura existente, recomenda-se seguir uma sequência mínima de verificação:

1. Identificar o sistema estrutural: tipo e espessura da telha, espaçamento entre terças ou caibros, vãos, seções dos perfis, ligações e estado de conservação (corrosão, infiltração, deformação);
2. Levantar as cargas já existentes: peso próprio, forros, dutos, reservatórios, instalações suspensas e intervenções anteriores na cobertura;
3. Definir o sistema de montagem: fixação direta, sistema sobreposto, estrutura inclinada, sistema sem perfuração com lastro ou integração arquitetônica;
4. Calcular ações permanentes e variáveis: peso dos módulos e suportes, sobrecarga de manutenção, vento de pressão e sucção, chuva e possível empoçamento, e ações térmicas quando relevantes;
5. Verificar todos os elementos envolvidos: módulos e perfis, fixadores, telhas, terças e caibros, vigas e pórticos, ligações e, quando afetadas, fundações ou apoios;
6. Emitir documentação técnica: projeto ou laudo estrutural, memória de cálculo, detalhamento das fixações e especificação dos materiais.

Quando exigir ART e laudo estrutural

Para qualquer instalação fotovoltaica sobre cobertura existente, o recomendável é projeto ou laudo estrutural com ART ou RRT de profissional habilitado, cobrindo peso permanente do sistema, vento conforme NBR 6123, sobrecarga de manutenção, chuva, granizo quando aplicável, excentricidades de montagem e concentração de esforços nas fixações. Exigência equivalente já aparece em orientações oficiais de segurança contra incêndio em vários estados, o que torna a documentação técnica não apenas uma boa prática, mas um requisito de conformidade regulatória.

Coberturas antigas, com histórico de reformas não documentadas ou sinais de corrosão em perfis metálicos, exigem atenção redobrada: o laudo deve partir de inspeção in loco, não de desenhos originais que podem não refletir mais o estado real da estrutura. Em edificações industriais com telhas de grande vão, a verificação de deformação residual das terças é particularmente relevante antes de qualquer carga adicional ser considerada.