מוטות תאורה סולארית מפלסטיק מחוזק בסיבות (FRP) לעומת מוטות מתכתיים: איך לבחור?

מה בעצם הוא FRP – והמספר שהספקים מסתירים…

מוטות FRP מורכבות מחלקים שיוצרו בתהליך של דחיפת סיבות (pultrusion): סיבות זכוכה מניעות את המשקל, ורזין (בדרך כלל פוליאסטר או ויניל אסטר) מחבר אותן ומאטם את הפנים. צפיפותו של FRP היא בערך רבע עד חמישית מצפיפות הפלדה, מה שאומר שצוות של שני אנשים יכול להרכיב אותו בלי צורך במנוף. מכיוון שאין בו מתכת שעלולה להישחק, חומצים, אלקלים, מלחים ולחות אינם משפיעים עליו; בנוסף, הצבעים שמשמשים בו נמצאים בתוך הרזין ולא בציפוי שעלול להישחק עם הזמן.

המספר שצריך לבקש הוא "הסטייה תחת משקל קבוע" (sustained-load deflection). חומרי FRP (Fiber Reinforced Plastic) מפגינים תופעה של היסחוף (creep): תחת משקל קבוע, הסיבוב של המוט גדל לאורך השנים, גם אם המשקל עצמו אינו משתנה. מוט שהוערך כחזק מספיק ביום הראשון עלול לחרוג מגבולות הסטייה שלו כבר בשנה החמישית. אנו מבקשים מכל ספקי חומרי FRP למסור נתונים לגבי הסטייה של המוט תחת משקל רוח המוערך, ולא רק תחת משקל הכישלון המרבי – מוט ששרד את הסופה אך נוטה לאחר מכן עדיין נחשב ככישלון בהקשר של הפרויקט.

פלדה ואלומיניום – בצורה ברורה ופשוטה

מוטות פלדה (מדרגות Q235/Q355 בשרשת האספקה שלנו) מציעות יתרונות בכל הנוגע לקשיחות ולמחיר. שני נקודות כישלון בולטים שלהן הן: קווי הלחימה, שם הציפוי נשרף במהלך הלחימה, וקצה המוט שנמצא במגע עם הקרקע, שם רטיבות וחומרים אחרים פוגעים בו ראשונים. הגלווניזציה בחום (hot-dip galvanizing) היא האמצעי הבסיסי להגנה; בדקו שהציפוי מכסה שטח של לפחות 600 גרם למטר רבוע (כ-85 מיקרומטר) לחלקים העבים, לפי תקנים ISO 1461/ASTM A123, וודאו שהלוח הבסיסי והברגים המשמשים להתקנת המוט נטבלו יחד עם המוט בחום, ולא נצבעו לאחר מכן.

אלומיניום (סוגי 6061/6063) ממוקם בין שני החומרים הללו: הוא קל יותר מפלדה ומסוגל לעמוד בפגיעת קורוזיה באופן טבעי, אך מודול האלסטיות שלו הוא כ-69 GPa בהשוואה ל-200 GPa של הפלדה. כדי להגיע לאותה מגבלת הסטייה, דרוש לאלומיניום קוטר גדול יותר, מה שמפחית את יתרונו הנוגע למשקל. האלומיניום מציג יתרון בתנאי חשיפה לסביבה ימית ובהתקנות שבהן כל קילוגרם נוסף בעלות השילוח והמניפולציה משנה משמעותית.

התנהגות החומרים תחת מתח:

הפרק הפרקטי: האלסטיות של חומר FRP (Fiberglass Reinforced Plastic) היא יתרון בתנאי רוח ופגיעות, אך היא הופכת את המוט למטרה מתנדנדת עבור כל מה שמותקן באופן קשיח עליו. במקרה של מתקן המשלב בין פאנל וסוללה על אותו מוט, אנו מחשיבים את התכווצותו של המוט כחלק מההוצאות הנדרשות להגדרת הדרישות הטכניות, ולא כעניין שנדון בו בשלב מאוחר יותר.

רוח וצורה: מה תורם המוט לביצועי המערכת

הגאומטריה של המוט משפיעה ישירות על החישובים הנוגעים להתנהגותו ברוח: מוט מחודד מציג שטח פנים קטן יותר מאשר מוט חלול ישר באותה גובה, ופני המוט החלקלקים אינם מגרמים להיווצרות סופות או תנועות לא רצויות באוויר, בניגוד לפלנגים ומסגרות המחוברים בברגים. בין אם מדובר בחומר כלשהו, הכניסו את הנתונים המדויקים למחשבון הנטלי הרוח למחשבון הנטלי הרוח ביחד עם הנתונים הקשורים לפאנל, למתקן ולמוט לפאנל למתקן ולמוט, לפני שתבחרו את סוג המוט המתאים.

ההשוואה החשובה בנוגע לעלויות

המחיר ליחידה אינו המדד הנכון להשוואה. בדקו את ההשפעות הכוללות לאורך פרק זמן של עשרים שנים.

• FRP (Fiberglass Reinforced Plastic): יקר יותר למטר, אך זול יותר להתקנה (ברוב המקרים אין צורך במנוף), אין צורך בחידוש הצבע, ואין צורך בתיקון גלווניזציה בנקודות הלחימה.
• פלדה: הזולה ביותר למטר, אך דורשת שימוש במנוף באתר; באקלים ימי או תעשייתי, נדרש חידוש הצבע כל כמה שנים לאורך חיי העמוד.
• אלומיניום: בינוני במחיר, דורש תחזוק מינימלי, ומתאים במקרים שהשליחה והמניפולציה עם העמודים הן ההוצאות העיקריות.

במפעל שלנו, הפרויקטים שבהם היתרון המחירי של הפלדה נעלם הם הפרויקטים הימיים: לאחר החידוש השני או השלישי של הצבע, עלות התחזוק גדולות יותר מעלות העמוד המקורי. הפלדה שומרת על יתרונה בפרויקטים כבישיים באזורים פנים-ארציים עם תקציב מוגבל ואקלים לא חומצני.

הכלל שאנו יושמים בהתאם לאתר:

1. אתרים באזורים חוף, בהם יש חומרים כימיים או לחות גבוהה: באופן כללי, משתמשים בחומר FRP (Fiber Reinforced Plastic). במקרים שיש מגבלות על גמישות או גובה החומר, משתמשים באלומיניום מצופה בציפוי שמותאם לשימוש בסביבות ימיות.
2. כבישים באזורים פנים-ארציים עם מגבלות תקציביות: משתמשים בפלדה מצופת גלוון בשיטת hot-dip; הכמות של הציפוי מפורטת בהזמנה.
3. אזורים עם רוחות חזקות: משתמשים בפלדה בעלת בסיס מתוכנן במיוחד, או בחומר FRP רק אם יש לידינו אישורי היצרן לשימוש בו בתנאי רוחות חזקות ונתונים מדויקים על גמישותו.
4. הקשרים ארכיטקטוריים או נוף: היכולות של חומר FRP לקבל צורות מסוימות באמצעות חיקוק (molding) הן טובות יותר מאשר אלו של פלדה, בכל מחיר סביר.

מה לא מכוסה בדף זה

דף זה מכסה רק את בחירת חומרי הגדולים. הוא אינו מכסה את עיצוב הבסיסים (ראו הדרכון שלנו לעיצוב בסיסים – /learn-foundation), את הנדסת המקובעים (brackets and arms) או את חומרי המכלים של מערכות התאורה (ראו אלומיניום ועיצוב תרמי – /learn-fixture-design-material). עבור מערכת תאורה שלמה המותאמת לגדולים המסוימים, ראו סדרת המנורות השמשיות המתקפלות – /all-in-one-solar-street-light.