Redes_Subterraneas_de_Energia_Eletrica_n

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UNIFOR

Harley Sanders

10/09/2020

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Eletromagnetismo

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CENTRO UNIVERSITÁRIO AUGUSTO MOTTA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

REDES SUBTERRÂNEAS DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL

Luiz Cláudio Rego Campos

RIO DE JANEIRO
2017

CENTRO UNIVERSITÁRIO AUGUSTO MOTTA
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

REDES SUBTERRÂNEAS DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL

Luiz Cláudio Rego Campos

Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de
Engenharia Elétrica do Centro Universitário
Augusto Motta (UNISUAM), como requisito
parcial à obtenção do título de Bacharel em
Engenharia Elétrica.

Orientador: André Luís da S. Pinheiro, D.Sc.

RIO DE JANEIRO
2017

CENTRO UNIVERSITÁRIO AUGUSTO MOTTA
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

REDES SUBTERRÂNEAS DE ENERGIA ELÉTRICA

Luiz Cláudio Rego Campos

APROVADO EM: _________________________

BANCA EXAMINADORA:

_______________________________________
Prof. André Luís da Silva Pinheiro, D.Sc. - Orientador

_______________________________________
Prof. Geraldo Motta Azevedo Júnior, D.Sc.

_______________________________________
Prof. Antônio José Dias da Silva, M.Sc.

_______________________________________
Prof. Marcelo de Jesus Rodrigues de Nóbrega, Pós D.Sc.

RIO DE JANEIRO
2017

DEDICATÓRIA

Aos meus filhos Victória Luiza, Luiz
Guilherme, Ana Beatriz meus melhores e
maiores presentes e a minha mãe
Elisabete, vocês são a razão do meu viver.

AGRADECIMENTOS

Agradecer nos leva a pensar o quanto o passado está ligado ao nosso presente e o quanto as
pessoas são importantes ao logo de todo este processo.

Foram muitos anos de luta, a todo momento surgia diversos motivos para desistir e a força
vindo de vários lugares nos fez permanecer e acreditar.

Guardo com carinho as pessoas que tiveram suas participações direta ou indiretamente nesta
conquista.

Agradeço primeiramente a Deus, aquele que está acima de todas as coisas.

Aos meus pais Luiz (In Memoriam) e Elisabete, por todos os ensinamentos ao longo da vida,
na formação do meu caráter, no apoio em todos os momentos.

Ao meu irmão Fábio por estar sempre junto.

Aos meus filhos Victória Luiza, Luiz Guilherme e Ana Beatriz, vocês são a razão de todas as
noites sem dormir para estudar e tornar tudo isso realidade.

Ao meu avô Waldyr Campos, pelos conselhos.

A Elaine e Ana Carolina que cada uma do seu jeito, com suas qualidades e seus defeitos sempre
me apoiaram em todos momentos.

Ao meu compadre Beni pelas palavras nos momentos difíceis e de desânimo.

Ao meu orientador professor André Pinheiro, pela paciência, pelas cobranças para que o
trabalho pudesse ficar o melhor possível.

A UNISUAM, que através dos seus professores, me permitiu todo o aprendizado adquirido,
vou citar alguns deles que marcaram este período: Marcelo Nóbrega, Geraldo Mota, José Raed,
Vinicius Coutinho, Franco Fattorillo, José Tadeu, Gladson Fontes, Roberto Silva, Antônio José,

Luiz André Subtil, Gilbert Santos, Paulo Salgueiro, Leonardo Silva, Paulo Cesar Paz, Everton
Bispo, Luciene das Neves.

Aos colegas que vamos levar para toda a vida: Leonardo Tadeu, Vitor Maia, Tiago Mineiro,
André Luis, Victor Loubach, Rafael Mendes, Raphael Martins, Ricardo Dias, Taynara Viana,
Douglas Viana, Leandro Dias, Jeferson Bragança, Jefferson Goes, Catiane Gonçalves, Marcos
Melo, Priscila Pereira, Denilson Gaudard, Mávio Torres, Vinicius Barbosa, Alexandre Junior,
Carlos Otávio, Renato Pedra, Lucas Vilaça, Fábio Sabino ( In Memorian ), Célio Sabino, Taís
Regina, Felipe Vidal, Gedílson Marques, Jonison Andrade, Jorge Armando, Luciano Oliveira,
Luiz Maciel, Marcelo Maia, Max Rueb, Renato Botelho, Thaís Moura, Taynara Abreu, Thiago
Araújo, Rafael Botelho.

EPÍGRAFE

“Tu te tornas eternamente responsável
por tudo aquilo que cativas”.
Antoine de Saint-Exupéry

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ANEEL- Agência Nacional de Energia Elétrica
COPEL- Companhia Paranaense de Energia
CPFL- Companhia Paulista de Força e Luz
CC- Corrente Contínua
CA- Corrente Alternada
CEMIG - Companhia Energética de Minas Gerais
FURNAS - Furnas Centrais Elétricas S.A
LT- Linha de Transmissão
RDS- Rede de Distribuição Subterrânea
BTX- Rede de Barramento Triplex
CTS- Caixa de Transmissão Subterrânea

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 Esquema do sistema elétrico de potência – SEP............................................ 13
Figura 2 Esquema de rede de distribuição aérea de energia elétrica............................. 14
Figura 3 Esquema de rede de distribuição subterrânea de energia elétrica................... 14
Figura 4 Radial em anel com alimentadores oriundos de SETD’s diferentes............... 22
Figura 5 Radial em anel com alimentadores oriundos de transformadores
diferentes da SETD.........................................................................................

23
Figura 6 Radial em anel com alimentadores oriundos do mesmo transformador
SETD..............................................................................................................

23
Figura 7 Câmara transformadora típica do sistema radial em anel............................... 25
Figura 8 Configuração do sistema residencial subterrânea........................................... 27
Figura 9 Câmara transformadora cabine....................................................................... 29
Figura 10 Câmara transformadora típica do sistema D.R.S............................................ 29
Figura 11 Configuração típica do sistema radial com primário seletivo........................ 31
Figura 12 Câmara transformadora típica do sistema radial com primário seletivo........ 33
Figura 13 Configuração típica do sistema reticulado...................................................... 34
Figura 14 Câmara transformadora reticulado................................................................. 36
Figura 15 Banco de linhas de dutos................................................................................ 40
Figura 16 Construção de CTS......................................................................................... 40
Figura 17 Construção da Caixa de Inspeção................................................................... 41
Figura 18 Caixa de passagem.......................................................................................... 42
Figura 19 Infraestrutura da Rede Subterrânea................................................................ 42
Figura 20 Cabo de Média Tensão................................................................................... 43

Figura 21 Cabo de Baixa Tensão.................................................................................... 44
Figura 22 Esquema ilustrativo da camisa de Puxamento................................................ 45
Figura 23 Destorcedor..................................................................................................... 45
Figura 24 Roletes............................................................................................................ 46
Figura 25 Dinamômetro..................................................................................................46
Figura 26 Carreta............................................................................................................. 46
Figura 27 Camisa de puxamento..................................................................................... 47
Figura 28 Escavação da vala........................................................................................... 48
Figura 29 Preparação da vala.......................................................................................... 49
Figura 30 Método de instalação dos cabos em vala........................................................ 51
Figura 31 Instalação do torcedor..................................................................................... 52
Figura 32 Emenda de MT – Tipo Reta Trifásica............................................................ 54
Figura 33 Emenda de MT – Tipo Reta Trifásica- em construção................................... 54
Figura 34 Emenda de Média Tensão Contrátil A Frio – Reta........................................ 55
Figura 35 Emenda de Média Tensão Termocontrátil...................................................... 55
Figura 36 Emendas Derivação Raychem........................................................................ 56
Figura 37 Transformador................................................................................................ 57
Figura 38 Diagrama de um Transformador.................................................................... 57
Figura 39 Chave à óleo 3 direções................................................................................. 58
Figura 40 Foto chave à gás de 2 vias............................................................................. 58
Figura 41 Chave à gás 3 vias.......................................................................................... 59
Figura 42 Protetor Network Submersível....................................................................... 61
Figura 43 Barramento Triplex (BTX)............................................................................. 62
Figura 44 Processo de Retirada de óleo.......................................................................... 67

Figura 45 Processo de enchimento de óleo..................................................................... 68
Figura 46 Instalação do PICOUP.................................................................................... 78
Figura 47 Acionador PICOUP........................................................................................ 78
Figura 48 Detector de gás............................................................................................... 79
Figura 49 Pavè De Terre................................................................................................. 79
Figura 50 Diagrama Pavé de Terre................................................................................. 80
Figura 51 Alicate com matrizes...................................................................................... 80
Figura 52 Injetor De Sinal Acústico................................................................................ 81
Figura 53 Detector de Tensão......................................................................................... 81
Figura 54 Detector de Tensão por ponto capacitivo....................................................... 82
Figura 55 Detector De Tensão Por Contato Direto......................................................... 82
Figura 56 Princípio de Funcionamento........................................................................... 83
Figura 57 Detector Balístico........................................................................................... 83
Figura 58 Gerador de Ondas de Choque......................................................................... 84
Figura 59 Ecometria De Baixa Tensão........................................................................... 85
Figura 60 Reflexão Durante O Arco............................................................................... 85
Figura 61 Reflexão Direto em Tensão............................................................................ 86
Figura 62 Reflexão em Comparação 1ª forma................................................................ 86
Figura 63 Reflexão em Comparação 2ª forma................................................................ 87
Figura 64 Reflexão Direto em Choques.......................................................................... 87
Figura 65 Reflexão em Comparação Diferencial............................................................ 88
Figura 66 Geofone........................................................................................................... 88
Figura 67 Ferramenta Utilizada Para Retirada da Capa de PVC.................................... 89
Figura 68 Extrator de Semi Condutora........................................................................... 89

Figura 69 Extrator de Isolamento.................................................................................... 90
Figura 70 Ferramenta de Chanfro................................................................................... 90
Figura 71 Apontador.......................................................................................................
.
90

CAMPOS, Luiz Cláudio Rego. Redes Subterrâneas de Energia. 108 fls. Trabalho de conclusão
de curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Centro Universitário Augusto Motta, Rio de
Janeiro, 2017.

RESUMO

Visto a exigência dos consumidores , a cada dia que passa a extensão da rede de cabos
subterrâneos em baixa tensão e em média tensão, tem vindo a aumentar, de forma a garantir uma
maior qualidade de serviço, aumentar a segurança e diminuir o impacto visual que as linhas
aéreas produzem. Para tal, é necessário compreender quais os materiais e as suas características
mais adequadas para os cabos subterrâneos, isso é feito neste trabalho. Apesar de os defeitos em
cabos subterrâneos serem menos frequentes do que nas linhas aéreas, tornam-se mais
complicados de identificar e de localizar, dado que habitualmente eles não estão visíveis. Deste
modo é necessário utilizar diversos métodos, recorrendo a equipamentos específicos, sendo neste
trabalho apresentada uma síntese completa dos mesmos.

Palavras-chave: Cabos, Subterrâneos e Impacto.

CAMPOS, Luiz Cláudio Rego. Underground Power Networks. 108 fls. Trabalho de
conclusão de curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Centro Universitário Augusto Motta,
Rio de Janeiro, 2017.

ABSTRACT

As consumers demand to increase the extension of the underground cable network at low
voltage and medium voltage every day, it has been increasing in order to guarantee a higher
quality of service, increase safety and reduce the visual impact that The airlines produce. To do
this, it is necessary to understand which materials and their characteristics are most suitable for
underground cables, this is done in this work. Although the defects in underground cables are
less frequent than in the airlines, they become more complicated to identify and locate, since they
are usually not visible. In this way it is necessary to use several methods, using specific
equipment, being in this work a complete synthesis of them.

Keywords: Cables, Underground and Impact.

SUMÁRIO

CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO .............................................................................................. 1
1.1 APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA ................................................................................. 1
1.2 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA ...........................................................................................3
1.3 HIPÓTESE ........................................................................................................................... 4
1.4 OBJETIVO ........................................................................................................................... 5
1. 5 MOTIVAÇÃO ..................................................................................................................... 5
1.6 TRABALHOS RELACIONADOS E CONTEXTUALIZAÇÃO ........................................ 5
1.7 JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA ................................................................................. 11
1.8. METODOLOGIA .............................................................................................................. 11
1.9. ORGANIZAÇÃO DO TEXTO ......................................................................................... 12
CAPÍTULO 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................... 12
2.1 REDES SUBTERRÂNEAS DE ENERGIA ...................................................................... 12
2.2. A HISTÓRIA DAS REDES SUBTERRÂNEAS DE ENERGIA ELÉTICA NO BRASIL
.................................................................................................................................................. 17
2.3 HEXAFLUORETO DE ENXOFRE (SF6) ........................................................................ 18
2.4 INCOMPATIBILIZAÇÃO DO SOLO POR PARTE DAS CONCESSIONÁRIAS ......... 20
2.5 ESPAÇO CONFINADO .................................................................................................... 21
CAPÍTULO 3. TIPOS DE SISTEMAS ................................................................................ 22
3.1. SISTEMA RADIAL COM PRIMÁRIO EM ANEL ........................................................ 22
3.1.2. Projeto de rede .............................................................................................................. 22
3.1.3. Funcionalidade da rede ................................................................................................ 25
3.2. SISTEMA DISTRIBUIÇÃO RESIDENCIAL SUBTERRÂNEA (D.R.S) ...................... 26
3.2.1. Âmbito de aplicação ..................................................................................................... 26
3.2.2. Projeto de rede .............................................................................................................. 26
3.2.3 Funcionalidade da rede ................................................................................................. 28
0

3.3. SISTEMA RADIAL COM PRIMÁRIO SELETIVO ........................................ 30
3.3.1. Âmbito de aplicação ...................................................................................... 30
3.3.2. Projeto de rede .............................................................................................................. 30
3.3.3. Funcionalidade da rede ............................................................................................... 33
3.4 SISTEMA RETICULADO ................................................................................................ 34
3.4.1 Âmbito da aplicação ...................................................................................................... 34
3.4.2 Projeto de rede ............................................................................................................... 34
3.4.3 Funcionalidade da rede ................................................................................................. 36
CAPÍTULO 4. CONSTRUÇÃO DE REDES SUBTERRÂNEAS ..................................... 38
4.1. PRINCÍPIOS GERAIS ...................................................................................................... 38
4.1.1. Definições ...................................................................................................................... 38
4.2 CONSTRUÇÕES CIVIS .................................................................................................... 40
4.2.1 Linha de dutos ................................................................................................................ 40
4.2.2 Câmaras Transformadoras Subterrâneas (CTS) ....................................................... 41
4.2.3 Caixas de Inspeção (CI’s) ............................................................................................. 41
4.2.4 Caixas de Passagem (CP’s) ........................................................................................... 42
4.3 CABOS SUBTERRÂNEOS .............................................................................................. 43
4.3.1 Cabos de média tensão .................................................................................................. 43
4.3.2 Cabos de Baixa Tensão ................................................................................................. 44
4.4 ACESSÓRIOS PARA INSTALAÇÃO DE CABOS ....................................................... 45
4.4.1 – Camisa de Puxamento ................................................................................................ 45
4.4.2 – Destorcedor ................................................................................................................. 46
4.4.3 – Roletes .......................................................................................................................... 46
4.4.4 – Dinamômetro .............................................................................................................. 47
4.4.5 – Carretas para Bobinas ............................................................................................... 47
4.5 LANÇAMENTO DE CABOS EM VALAS ...................................................................... 47
4.5.1 – Preparação da ponta do cabo para lançamento ...................................................... 47
0

4.5.2 – Escavação da vala ........................................................................................ 48
4.5.3 – Interferências com outras instalações ........................................................ 49
4.5.4– Instalação dos cabos .................................................................................................... 50
4.6. LANÇAMENTO DE CABOS EM DUTOS ..................................................................... 52
4.6.1 – Preparação da ponta do cabo para puxamento ....................................................... 52
4.6.2 – Preparação das caixas de inspeção ........................................................................... 53
4.6.3 – Preparação dos dutos ................................................................................................. 53
4.6.4 – Instalação dos cabos ................................................................................................... 53
4.7 EMENDAS EM CABOS SUBTERRÂNEOS ................................................................... 54
4.7.1 – Emenda de média tensão enfitada ............................................................................. 54
4.7.2 – Emenda de média tensão contrátil a frio - Reta ...................................................... 55
4.7.3 – Emenda de média tensão termocontrátil .................................................................. 56
4.7.4 – Emenda de baixa tensão termocontrátil (derivação) .............................................. 56
CAPÍTULO 5. EQUIPAMENTOS RDS .............................................................................. 58
5.1 TRANSFORMADORES .................................................................................................... 58
5.2 CHAVES À ÓLEO ............................................................................................................. 59
5.3 CHAVES À GÁS ...............................................................................................................59
5.4 - PROTETOR NETWORK ............................................................................................... 60
5.4.1 - Características Gerais ................................................................................................. 60
5.4.2 – Operação do protetor network na rede .................................................................... 61
5.5 BTX (BARRAMENTO TRIPLEX) ................................................................................... 63
CAPÍTULO 6. MANUTENÇÃO RDS ................................................................................ 64
6.1 – TRANSFORMADORES ................................................................................................. 64
6.1.1 - Inspeções ...................................................................................................................... 64
6.1.2 Acessórios dos Transformadores ............................................................................... 65
6.1.2.2 Válvula de alívio de pressão ....................................................................................... 65
6.1.3 Coleta de amostra de líquido isolante .......................................................................... 66
0

6.1.4 Transformador submerso por inundação .................................................. 66
6.2 CHAVES A ÓLEO .............................................................................................. 66
6.2.1 Inspeções ......................................................................................................................... 66
6.2.2 Inspeção dos Acessórios ................................................................................................ 67
6.2.3 Enchimento e retirada do meio isolante ...................................................................... 67
6.2.4 Periodicidade de Manutenção ...................................................................................... 69
6.3 – CHAVES À GÁS ............................................................................................................ 70
6.3.1 Inspeções ......................................................................................................................... 70
6.3.2 Verificação dos Acessórios ............................................................................................ 70
6.3.3 Enchimento e retirada do meio isolante ...................................................................... 71
6.3.4 Periodicidade de Manutenção ...................................................................................... 71
6.4 PROTETOR NETWORK .................................................................................................. 72
6.4.1 Inspeções e Procedimentos ............................................................................................ 72
6.5 MANUTENÇÃO DE CÂMARAS TRANSFORMADORAS ........................................... 74
6.5.1 Inspeção Externa da CT ............................................................................................... 74
6.5.2 Inspeção Interna da Câmara ........................................................................................ 75
CAPÍTULO 7. FERRAMENTAS UTILIZADAS NA RDS ............................................... 78
7.1 PICOUP .............................................................................................................................. 78
7.2 DETECTORES DE GÁS ................................................................................................... 79
7.3 PAVÈ DE TERRE .............................................................................................................. 80
7.4 ALICATE DE COMPRESSÃO ......................................................................................... 81
7.5 INJETOR DE SINAL ACÚSTICO .................................................................................... 81
7.6 DETECTOR DE TENSÃO ................................................................................................ 82
7.6.1 Detector de tensão por aproximação ........................................................................... 82
7.6.2 Detector de tensão por ponto capacitivo...................................................................... 82
7.6.3 Detector de tensão por contato direto .......................................................................... 83
7.7 DETECTOR DE IMPULSO ELETROMAGNÉTICO BALÍSTICO ................................ 83
1

7.7.1 Princípio de Funcionamento .......................................................................... 83
7.8 GERADOR DE IMPULSOS ............................................................................... 84
7.9 REFLECTROMETRO ....................................................................................................... 85
7.10 DETECTOR ACÚSTICO ................................................................................................ 89
7.11 FERRAMENTAS PARA PREPARAÇÃO DE CABOS ................................................. 90
CAPÍTULO 8. CONCLUSÃO .............................................................................................. 92
1

CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO
1.1 APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA
Segundo (AZEVEDO,2010), após o descobrimento da energia elétrica e sua forma de
utilização no decorrer da história do homem, ela se torna um fator formidável no
desenvolvimento humano e tecnológico mundial. A massificação da utilização da energia
trouxe diferentes consequências para expansão dos sistemas e com isso algumas cidades
originassem a aplicação de redes subterrâneas de transmissão de energia, assim como, suprimir
um aumento na capacidade de transmissão e o padrão do sistema elétrico de potência (SEP).
AZEVEDO,2010 também nos diz que primeiramente os sistemas elétricos operavam
em corrente contínua (CC) e em seguida vieram a operar em corrente alternada (CA), com uma
maior tensão de operação. Estes fatores, juntamente com a locação de transformadores de
distribuição em postes possibilitam o transporte de blocos maiores de energia até os
consumidores.
Os sistemas subterrâneos, chamadas pela ABNT NBR 5410 de linhas enterradas, são
linhas localizadas por baixo do nível do solo. Estas redes possuem apelo estético muito grande,
mas têm ainda diversas vantagens técnicas como níveis de segurança e maior confiabilidade.
Redes aéreas são muito empregadas na distribuição pública no Brasil, são responsáveis por um
bom número de acidentes por contatos diretos de indivíduos com a rede ou devido a quedas de
cabos.
Segundo (SARDETO,1999), a rede convencional é caracterizada por condutores nus,
apoiados sobre isoladores de vidro ou porcelana, fixados horizontalmente sobre cruzetas de
madeira, nos circuitos de média tensão e, verticalmente, nos de baixa tensão. Essa rede fica
inteiramente desprotegida contra as influências do meio ambiente, proporciona alta taxa de
falhas e exige que sejam feitas podas drásticas nas árvores, visto que o simples contato do
condutor nu com um galho de árvore pode provocar o desligamento de parte da rede.
A topologia de distribuição subterrânea reticulada de baixa tensão foi trazida para o
Brasil de forma pioneira pela empresa Light na década de 1930, seguindo o conceito dos
empórios nos Estados Unidos, onde começou a ser utilizado apenas alguns anos antes (LIGHT,
2009).
A eletricidade é uma importante forma de energia para a circulação de fábricas e
viabilização de uma melhor comodidade dentro dos prédios, sejam eles residenciais ou
comerciais. Desta forma se observa uma importante atividade dentro da engenharia elétrica que
2

é a de criar meios para transporte de uma energia da fonte geradora até aos usuários finais
(consumidores).
Redes aéreas compactas têm sido extensivamente utilizadas no Brasil como uma solução
eficaz para distribuição de energiaelétrica, a custos economicamente compatíveis com a
realidade nacional (PIAZZA et al., 2000; SILVA,2000; MUNARO,2000). A utilização da rede
protegida traz inúmeros benefícios ecológicos, diminuição da poluição visual e melhoria da
confiabilidade com relação ao fornecimento de energia (COPEL,1995; OLIVEIRA, 1996)
A (CPFL,2016) lembra que quanto mais material técnico acessível sobre as redes de
distribuição forem disponibilizados, melhores as condições para o desenvolvimento de um
mercado maior, mais padronizado e com ganhos em relação ao custo.
Especificamente neste trabalho, será utilizada uma abordagem sobre distribuição
subterrânea, rede esta que normalmente se estabelece dentro do perímetro urbano e em muitas
vezes em áreas de grande agrupamento populacional o que se torna cada vez mais
imprescindível, devido ao crescimento constante da demanda de energia, sendo esteticamente
mais viável e causando uma menor poluição visual. Estas redes passam a ser troncos nos quais
estão ligadas cargas elevadas e complexas. Por isso, algumas condições são fundamentais para
a determinação do tipo de rede a ser empregada, são eles: confiabilidade, segurança e
viabilidade econômica (relação custo/benefício).
A rede que melhor acolhe a todos estes requisitos de forma indiscutível e já consagrada
é a rede subterrânea. As redes subterrâneas sempre foram vistas como uma alternativa que
ordenava elevados investimentos na sua implementação e por isso eram muitas eram vezes
abandonadas, ou seja, o requisito econômico era e ainda continua sendo fundamental na escolha
do tipo de rede.
Pesquisando os fatores que poderão reduzir substancialmente os custos dos materiais,
tais como a utilização de cabeamento diretamente enterrado e a própria situação político-
econômica do país.
Segundo (COPEL, 2003) em seu manual de distribuição de redes subterrâneas a
tecnologia aplicada a construção de redes de distribuição de energia elétrica seja em uma área
convencional, área compactada ou subterrânea tem apresentado uma expressiva melhora ao
longo dos anos em todo o mundo, cujo o resultado reflete no produto final através de custos
reduzidos e maior nível de segurança.
A CPLF, 2016 retrata que enquanto que padrões de redes subterrâneas em condomínios
estão disseminados no Brasil, os conceitos de conversão de redes aéreas em subterrâneas em
áreas urbanas ainda não estão. Tais diferenças justificam a adoção de configurações mais
3

simples, a operação sinérgica com os circuitos aéreos circundantes e uma visão estratégica de
planejamento posteriormente.
1.2 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA
O setor elétrico brasileiro no período entre 1960 e 1990 era basicamente estatal,
oferecendo alto crescimento da oferta de energia elétrica, vinculado à grandes investimentos
em geração de energia desde a década de 60 até o início da década de 80. Entretanto na década
de 1980 o padrão do setor de energia elétrica passou a apresentar restrições de investimentos e
de crescimento. (MEDEIROS,2008; LEITÃO,2002).
Durante décadas, o setor elétrico teve o gerenciamento verticalizado, com controle da
geração centralizado, utilizando o sistema de transmissão e distribuição para a entrega de
energia ao consumidor final. Todo o conjunto era projetado para ser econômico, seguro e
confiável. A partir de 1995, com as privatizações, houve a reestruturação do setor elétrico
brasileiro e o surgimento de um novo modelo no qual as empresas estatais, ligadas ao setor
elétrico, deixaram de ser verticalizadas e passaram a ser divididas por atividade: geração,
transmissão, distribuição e comercialização (CCEE, 2009).
Com a desestatização e as novas regulamentações do setor elétrico brasileiro, deu-se
início a um novo ambiente de competitividade entre empresas de distribuição de energia
elétrica. Esta concorrência ocorre no âmbito dos resultados econômico-financeiros e pelo
progresso da gestão dos ativos do sistema elétrico de potência (AZEVEDO,2010), para manter
os sistemas subterrâneos e permitir a expansão do sistema elétrico mesmo com a desestatização
e as novas regulamentações do setor elétrico brasileiro, deu-se início a um novo ambiente de
competitividade entre empresas de distribuição de energia elétrica.
Segundo informações da CEMIG, a rede subterrânea “Network” é a configuração mais
confiável que existe. Como o próprio nome indica, é constituída de uma “malha” de cabos de
baixa tensão, servida por vários transformadores. Por compor uma rede bastante complexa,
tanto em relação ao fluxo de potência elétrica na malha quanto à construção dos circuitos, esta
modalidade oferece um custo altíssimo, praticamente inviável nos dias de hoje. Em valores
relativos, este custo é de aproximadamente 10 vezes o custo de uma rede convencional com
cabos nus. Por conta de sua grande confiabilidade, este sistema foi adotado nos grandes centros
urbanos de Belo Horizonte, São Paulo, Rio de Janeiro, Curitiba e Porto Alegre.
No Brasil, as redes elétricas são em maior parte aéreas. No entanto, não há uma
padronização dessas estruturas nas zonas urbana e rural da maioria das cidades brasileiras.

Segundo (MARTINS,2012):
4

Entre 1905 e 1909, a Rio Light1 uma das primeiras companhias de
eletricidade a chegar ao país foi obrigada pela prefeitura a colocar condutores
subterrâneos para condução de energia elétrica. Era a remodelação da capital da
República, sob o comando de Pereira Passos. Nas zonas urbanas de maior densidade,
as canalizações eram subterrâneas. Fora da área metropolitana, a rede aérea foi a mais
implantada. No início pode ter sido um pouco de estética, outro tanto de
invencionismo, mas o fato é que, no Rio de Janeiro, em 25 de julho de 1938, os cabos
aéreos de baixa e alta tensão estavam atrapalhando o plano de embelezamento da
Capital da República. Assim sendo, o Governo Federal dispôs de um plano para
substituir gradativamente a rede aérea.

AZEVEDO,2010 conta que os critérios para aplicação de redes subterrâneas antes e
após a desregulamentação do setor de energia elétrica no Brasil, assim como, as atuais regras
que envolvem a expansão das redes subterrâneas, comprovam a importância dos trabalhos
relacionados com o tema e sua divulgação.
AZEVEDO,2010 ainda pauta que a adoção de um artifício para otimização da rede de
distribuição de energia elétrica subterrânea reticulada pode cooperar para a redução de custos
de expansão e reforço deste sistema elétrico.
SCHLEMMER et al. ,2003 afirma que ao pesquisarmos a fundo sobre este assunto,
percebemos um grande déficit de material sobre o tema aqui tratado no mercado. Por abordar
uma tecnologia pouco empregada até a ocasião, o que acaba dificultando na hora de uma
negociação entre a concessionária de energia e a prefeitura local sobre a real probabilidade ou
não de ser feita uma LT subterrânea. Por conta da falta de estudos comparativos sobre este
assunto, e quando encontramos estes comparativos, os mesmos estão incompletos e
desatualizados, não mais servindo como base para uma comprovação sobre o assunto. Por isso,
com este trabalho, pretendemos suprir parte desta falta de material sobre o tema.
A otimização de cabeamentos de energia, sejam eles do tipo aéreas ou subterrâneas,
justificam a realização de pesquisas e desenvolvimentos de novos materiais, equipamentos,
assim como, das técnicas de construção, operação e manutenção. Também motivam a
realização de estudos e desenvolvimento de ferramentas e metodologias para análise e
acompanhamento de performance de sistemas elétricos, assim como, de ferramentas para o
projeto das redes de distribuição com o objetivo de proporcionar avanços relacionados com o
custo total de implementação, operação e manutenção ao longo de sua vida útil.

1.3 HIPÓTESE
Por conta da falta de material sobre o assunto abordado neste trabalho de conclusão de
curso pretende-se elaborar um material informativode cunho técnico-científico que abranja
5

todos os conceitos relacionados que abranjam linhas de transmissão subterrâneas,
desenvolvendo um material de fácil compreensão e que possa ser divulgado para sanar o déficit
de produção técnicas neste assunto.
Desta forma difundindo a informação para as redes subterrâneas possam ser melhor
utilizadas, realizando uma avaliação de possibilidade de migração de redes aéreas de
distribuição de energia elétrica para redes subterrâneas considerando vários fatores, como a
possibilidade de se proporcionar melhor qualidade de vida à população em razão da maior
confiabilidade no sistema e menor risco de falhas e acidentes, na medida em que se eliminará
o contato dos fios com agentes externos.
Além disso, o uso de redes subterrâneas contribui para melhora da paisagem urbana,
reduzindo a poluição visual causada pela exposição dos fios via rede aérea de distribuição, e
proporcionando a arborização das cidades, contribuindo, desse modo, também para a
harmonização e preservação do meio ambiente.
1.4 OBJETIVO
Conhecer e apresentar os conceitos referentes aos sistemas de distribuição subterrâneos
e detalhá-los de forma que haja o entendimento de como esses sistemas funcionam.
Tornando assim o conhecimento de todos que tenham a oportunidade de ter acesso a
este trabalho os sistemas de distribuição subterrânea.
1. 5 MOTIVAÇÃO
A motivação em descrever sobre tal tema é dada por trabalhar durante 24 anos na área
elétrica, sendo 20 desses diretamente em redes subterrâneas de energia elétrica e pelo desafio
de demonstrar um tema com poucas bibliografias nacionais e pouco conteúdo acadêmico
durante o curso de graduação.
1.6 TRABALHOS RELACIONADOS E CONTEXTUALIZAÇÃO
Os sistemas de distribuição de energia elétrica, por sua vez, destinados ao atendimento
e ligação dos consumidores também apresentaram desenvolvimento. Inicialmente, estes
sistemas elétricos atuavam em corrente contínua (CC), a tensão de distribuição e de entrega aos
consumidores finais era a mesma desde a geração até o consumo, para tanto, foram construídas
redes elétricas sobre postes. Depois, os sistemas de distribuição passaram a operar em corrente
alternada (CA) e em maior tensão de operação. Estes fatores, juntamente com a implantação de
transformadores de distribuição em poste possibilitaram o transporte de maiores blocos de
energia até os consumidores. (BEAMENT et al.,1999)
6

Para algumas comunidades, todavia, apesar do imenso benefício, as redes
elétricas aéreas com seus equipamentos, postes, fios, conectores isoladores, transformadores e
outros dispositivos passaram a serem vistos com disparidade. Em 1854, informavam que a
grande quantidade de fios e equipamentos era muito desordenada, como apresentado em
(BEAMENT et al.,1999).
BASCOM; VON DOLLEN, 1994 dizem que o crescimento de redes subterrâneas de
média tensão, para transporte de energia em curtas distâncias, demanda estudos sobre a vida
útil destes sistemas. Em algum momento, o operador da rede deverá decidir quando substituir
seus componentes ou confrontar-se com interrupções não planejadas.
Segundo (PALERMO JR., 1987), o sistema de distribuição de energia elétrica
residencial subterrânea (DRS) é o melhor método para conciliar arborização urbana e fiação
elétrica. O autor coloca que nos EUA, onde mais de 70% das áreas residenciais utilizam o
sistema, lá denominado URD (Underground Residential Distribution), o custo varia de 1,2 a
1,5 vezes em relação ao custo do sistema aéreo. No Brasil, por ser pouco utilizado, tais custos
seriam 2 a 3 vezes maiores que o sistema tradicionalmente usado; também elevando o custo do
sistema DRS, pois a projeção é para que ele tenha uma vida útil de 50 anos, enquanto que para
o sistema aéreo, projeta-se apenas para 30 anos.
A resolução nº 250 (ANEEL, 2007) estabelece que o custo por melhorias estéticas é de
reponsabilidade exclusiva da parte interessada, já a resolução nº 456 (ANEEL,2000) coloca as
concessionárias como responsáveis pelo fornecimento de um serviço adequado a todos os
consumidores, satisfazendo as condições de regularidade, generalidade, continuidade,
eficiência, segurança, atualidade, modicidade das tarifas e gentileza no atendimento, assim
como oferecer à defesa de interesses individuais e coletivos. É notório, que para um sistema
subterrâneo de distribuição de energia elétrica ser implantado somente se for devidamente
justificável técnica e economicamente.
YANG et al.,2008 diz que para melhorar a confiabilidade do sistema de distribuição, a
correta identificação da falta em um trecho do circuito é necessária de forma a diminuir o tempo
de interrupção necessário à manutenção e correção do fator causador da falta. A forma
convencional de detecção da falta exige uma análise exaustiva realizada em grande escala,
consumindo muito tempo e recursos humanos. Assim, o tempo de reparo pode variar
dependendo da confiabilidade da informação da interrupção no fornecimento de energia. Desta
forma, desenvolver uma técnica eficiente para localizar a falta pode melhorar a confiabilidade
do sistema.
7

AZEVEDO,2010 descreve que a energia elétrica passou a ter uma importante função na
economia mundial quando na segunda metade do século XIX, as máquinas elétricas chegaram
a um certo grau de desenvolvimento e possibilitaram o seu uso como força motriz nas indústrias
e meios de transportes. Quanto à iluminação pública, todavia, a energia primária empregada era
na maior parte fornecida por máquinas a vapor, que queimavam carvão ou lenha para a obtenção
de energia.
Atualmente, a desregulamentação do mercado de energia tem estimulado os
proprietários das redes a aumentar a confiabilidade de redes envelhecidas e, ao mesmo tempo,
reduzir custos e adiar investimentos. Consequentemente, os operadores têm interesse em
estabelecer as condições dos componentes da rede, e no final das contas o remanescente da vida
útil dos mesmos, antes de iniciar a manutenção ou substituição.
O uso de táticas de manutenção pode evitar interrupções de abastecimento de energia
não programadas devido a falhas nos cabos, e resultar em substancial economia para os
operadores da rede como aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia. (YANG et al.,
2008).
Thomas Edison desenvolveu um sistema localizado na Rua Pearl, em Nova Iorque,
cujos motores eram ligados por máquinas a vapor e toda energia disseminada por barras de
cobre. A rede envolvia uma extensão aproximada de mil e quinhentos metros de raio ao redor
da usina e chegou a abastecer com energia em corrente contínua (127 V) até quatrocentos
clientes. Em um inicial momento a rede era voltada para a iluminação pública e residências,
depois alcançou grande aceitação e precisou ser expandida. No entanto, as limitações
econômicas e a tecnologia da época antepararam a expansão até grandes distâncias. Somente
quando George Westinghouse iniciou a produção dos primeiros transformadores de corrente
alternada que os primeiros passos para o desenvolvimento de uma tecnologia que admitisse a
distribuição da energia elétrica em maiores potências e para grandes distâncias.
A primeira grande aplicação da tecnologia de correte alternada, aconteceu na construção
do complexo de Niagara Falls, quando o grupo defensor da tecnologia CA venceu a
concorrência sobre os defensores da geração, transmissão e distribuição CC comandados por
Edison, e inauguraram o sistema de energia movido a corrente alternada que atingiu uma
extensão considerável até então improvável para o sistema em corrente contínua.
A primeira usina elétrica instalada no Brasil foi em Campos, RJ, em 1883. Em Juiz de
Fora, MG, por volta de 1889 já se encontrava em construção uma usina hidrelétrica. Em 1920,
por volta de trezentas empresas serviam a quatrocentas e trinta localidades com uma capacidade
instalada de 354.980 kW.Neste momento, mais de 70% de toda a geração energética instalada
8

no Brasil era pertencente a duas empresas: a LIGHT (Brazilian Traction & Light Eletric
Company) que atendia parte de São Paulo e Rio de Janeiro e a AMFORP (American & Foreign
Power Co.) no restante do país.
Com a criação da Companhia Hidroelétrica do São Francisco (CHESF) em 1948 para
realizar a construção da usina de Paulo Afonso inicia-se a intervenção estatal no setor. Seguindo
esta tendência, foi criada a CEMIG em Minas Gerais, COPEL no Paraná e FURNAS na região
Centro-Sul. Finalmente em 1961 é criada a ELETROBRAS, responsável pela política de
energia elétrica no país.
No entanto, todo esse desenvolvimento acelerado e benefícios trazidos pelo modo de
transporte da energia foram seguidos por múltiplos problemas. As redes elétricas foram
erguidas sobre postes de forma caótica e as redes aéreas com seus equipamentos, fios,
conectores, isoladores e transformadores passaram a ser vistos com outros olhos.
Em Londres, por exemplo, já em 1890 as redes aéreas de distribuição em expansão no
Brasil seriam consideradas inadmissíveis, devendo assim serem alteradas gradualmente para
outra configuração de transporte. Nesta época, fabricantes britânicos de cabos desenvolveram
técnicas para isolamento de cabos de alta tensão e meios menos onerosos para enterrar cabos
nas ruas, iniciando assim um maior interesse na substituição por sistemas subterrâneos de
distribuição.
Em Nova Iorque, durante a primeira metade do século 20, grande quantidade dos
sistemas de distribuição era aérea. Contudo, com a ampliação dessa rede e o crescente aumento
do número dos cabos telefônicos e telegráficos, surgiram grandes labirintos aéreos pelas
calçadas da cidade. Isto fez com que a configuração subterrânea virasse ainda esteticamente
desejável.
Durante a Segunda Guerra Mundial ocorreu um grande avanço no desenvolvimento de
materiais plásticos e algumas redes subterrâneas em áreas essenciais para atendimento foram
erguidas. Coligado a isto, nesta época ainda se desenvolveram os primeiros transformadores
para instalação sob as ruas, o transformador de pedestal e as cabines metálicas instaladas ao
nível do solo para abrigar equipamentos de seccionamento e proteção, causando mais
flexibilidade, confiabilidade e relativo baixo custo. Isso possibilitou a expansão e maior
aceitação das redes subterrâneas.
Finalmente, o atendimento de energia chegava cada vez mais a grandes núcleos de carga
como centros comerciais, loteamentos residenciais e parques industriais, incluindo cada vez
mais a necessidade de uma alimentação elétrica sem interrupções. Assunto que começava a
colocar em xeque as redes aéreas.
9

Uma maior compreensão sobre a confiabilidade no fornecimento de energia, os
impactos ambientais, os riscos de acidentes em redes aéreas, as podas de árvores necessárias
para manutenção, geraram maior pressão para a substituição das tradicionais redes pelas
subterrâneas.
No Brasil, no começo do século XX, a concessionária LIGHT já modificava parte da
sua rede aérea para subterrânea na cidade do Rio de Janeiro. Entretanto, esses sistemas tiveram
pouca expansão desde sua implantação devido aos elevados custos iniciais quando conferidos
com os das redes aéreas de distribuição. Em regiões geográficas de média e baixa densidade de
carga, o sistema aéreo de distribuição de energia elétrica é o mais utilizado, pois inicialmente
estas regiões de atendimento oferecem características simples e com crescimento muito baixo.
O uso de redes aéreas neste caso só se justifica pelo menor custo e maior facilidade para
expansão de rede, acréscimo e substituição de transformadores.
No entanto, com o passar do tempo essas regiões começam a crescer, tornando a
utilização das redes aéreas mais onerosas, tanto pela questão da estética, mas também pelo grau
de confiabilidade e qualidade de serviço.
Portanto, em regiões onde a concentração de carga é elevada, são necessários vários
circuitos aéreos, provocando assim congestionamentos que afetam a continuidade e a qualidade
de serviço, ratificando a necessidade da utilização de redes de distribuição subterrâneas. A
escolha deve ser pautada pela avaliação das vantagens e desvantagens de cada sistema. Entre
os critérios, destacam-se, a segurança e a viabilidade econômica de cada um.
Neste trabalho são apresentados os tipos de sistemas de distribuição subterrânea de
energia elétrica, destacando os mais utilizados no Brasil, atualmente: Sistema Radial com
Primário em Anel; Sistema de Distribuição Residencial Subterrânea (D.R.S); Sistema com
Primário Seletivo e o Sistema Reticulado. A descrição destes sistemas é de fundamental
importância na orientação da construção dos seus projetos, além de permitir o entendimento e
o funcionamento de cada um deles.
No Brasil, os sistemas de distribuição subterrâneos vêm sendo cada vez mais utilizados
devido à necessidade em tornar o sistema mais confiável, pois, principalmente nos grandes
eventos que irão acontecer como a Copa do Mundo em 2014 e as Olimpíadas em 2016 serão
exigidas um nível de continuidade de serviço maior, sem interrupções. Mas, mesmo com todo
o crescimento esperado para esse tipo de sistema, ainda existem muitos profissionais da área
que tem pouco ou nenhum conhecimento sobre o assunto.
10

Em 2010, conforme dados dos relatórios de revisão tarifária das concessionárias,
fornecidos pela ANEEL e apontados na tabela 1, o emprego das redes subterrâneas de
distribuição não chegava a 2% do total das redes urbanas de baixa e média tensão.

Tabela 1: Utilização das redes de Distribuição
Fonte: Adaptado ANEEL -2010
A rede de distribuição de energia elétrica é um segmento do sistema elétrico, composto
pelas redes elétricas primárias (alta ou média tensão), e redes secundárias (baixa tensão), cuja
construção, manutenção e operação é responsabilidade das companhias distribuidoras de
eletricidade.
As redes de distribuição primárias, são circuitos elétricos trifásicos a três fios
(três fases), ligados nas subestações de distribuição, normalmente são construídas nas classes
de tensão 20 kV, 34,5 kV e 40kV. Nestas classes de tensão, as tensões nominais de operação
poderão ser 11,4 kV, 12,6 kV, 13,2 kV, 13,8 kV, 21 kV, 23 kV, 33 kV, 34,5 kV. Os níveis de
tensão 13.8 KV e 34.5 KV são padronizados pela legislação vigente, os demais níveis existem
e continuam operando normalmente.
Nas redes de distribuição primárias, estão instalados os transformadores de distribuição,
fixados em postes ou câmaras (cabine ou subterrânea), cuja função é abaixar ou elevar, o nível
de tensão primário para secundário.
As redes de distribuição secundárias são circuitos elétricos trifásicos a quatro fios (três
fases e neutro) normalmente operam nas tensões (fase-fase/fase-neutro) 230/115 volts, 220/127
volts, 380/220 volts. Nestas redes estão ligados os consumidores, que são residências,
comércios e pequenas indústrias.
Todo o sistema de distribuição é protegido por um sistema composto por disjuntores
automáticos nas subestações onde estão ligadas as redes primárias, e com chave fusível nos
transformadores de distribuição, que em caso de curto-circuito desligam a rede elétrica. Como
proteções parciais em linha de distribuição aérea existem os religadores e seccionalizadores,
nas linhas de distribuição subterrânea a proteção fica somente na subestação primária com relés
eletromecânicos, digitais e eletrônicos.
11

1.7 JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA
Nos últimos anos, em função do desenvolvimento econômico experimentado no país,
verificou-se a necessidade de se expandir o fornecimento de energia elétrica em território
brasileiro, o que provocou, consequentemente, um significativo aumento da instalação de redes
de distribuição de energia elétrica.
Atualmente, verifica-se que a aplicação darede aérea convencional de distribuição de
energia elétrica se encontra em processo de estagnação no país, especialmente em razão de que
este proporciona menor confiabilidade no fornecimento de energia à população. Não bastasse,
os custos advindos da manutenção desse padrão de rede são considerados elevados, envolvendo
gastos com chamadas de urgência pela queda do sistema em razão de intercorrências não
programadas, bem como com realização de podas de árvores, o que contribui para encarecer o
seu processo de expansão.
Diante disso, e considerando a importância que a energia elétrica possui na vida
cotidiana das pessoas, é possível compreender o desempenho das redes de distribuição como
fator de grande relevância para a fruição de melhor qualidade de vida pela população. Deve-se,
ainda, considerar que as expectativas dos cidadãos aumentam quando se trata de questões
relacionadas ao meio-ambiente.
A justificativa para a escolha da temática e realização desse estudo se finca, pois, na
constatação da necessidade de migração das redes aéreas de energia elétrica para as redes
subterrâneas, como forma de conferir maior qualidade de vida à população, em função da maior
confiabilidade que esse sistema tem, bem como com o cumprimento de um compromisso cada
vez mais presente e exigido do Estado e da sociedade como um todo, que é a conservação do
meio ambiente.
Ressalta-se, portanto, a relevância que o estudo apresenta tanto nas esferas acadêmica,
já que se abordado aspectos gerais referentes às redes subterrâneas de energia elétrica, quanto
nas esferas governamental e social, em função da possibilidade de conferir à população maior
qualidade de vida em função do maior nível de confiabilidade na distribuição da energia elétrica
verificado nas redes subterrâneas em relação às redes aéreas.

1.8. METODOLOGIA
O presente estudo terá como tema trabalho: os serviços de redes subterrâneas executados
pelas concessionárias ou por clientes que possam vir a ter uma rede subterrânea de energia.
Com base nesses dados serão apresentadas, bem como equipamentos e ferramentas para que os
12

trabalhos sejam executados com qualidade e segurança, através do referencial bibliográfico e
do conhecimento adquirido nos anos atuando nesta área Os dados contraídos nesse trabalho
limitarão somente às atividades executadas por mim ao longo de 20 anos atuando nesta área.
1.9. ORGANIZAÇÃO DO TEXTO
Para melhor apresentação, optou-se por subdividir o trabalho em capítulos. O capítulo 1
inicialmente, tem-se a introdução da pesquisa, com breve contextualização, definição do
problema e da hipótese primária do estudo, a ser confirmada ou refutada com a realização da
pesquisa, identificação dos objetivos do estudo (geral e específicos), bem como da metodologia
a ser utilizada para a sua elaboração. Também se apresenta a justificativa para escolha da
temática, destacando a sua relevância para os diversos setores envolvidos, bem como identifica
a estruturação de apresentação dos resultados da pesquisa.
O capítulo 2 tratará sobre a fundamentação teórica, pretende-se, inicialmente, relatar
breve histórico sobre as redes subterrâneas no Brasil, identificando os tipos de redes existentes
para distribuição de energia elétrica. Propõe-se, ainda, abordar aspectos referentes à construção
e manutenção de redes subterrâneas, bem como relacionar os equipamentos e ferramentas
especiais utilizadas nas redes subterrâneas.
Por fim, considerando os aspectos delineados ao longo do estudo, objetiva-se identificar
os fatores determinantes a serem considerados na tomada de decisão sobre a migração de redes
aéreas de energia elétrica para redes subterrâneas nos capítulos 3,4,5,6 e 7.
Finalizando o trabalho, no capítulo 8 será apresentada à conclusão que se teve por meio
da realização da pesquisa, indicando a confirmação ou não da hipótese primária formulada.

CAPÍTULO 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 REDES SUBTERRÂNEAS DE ENERGIA
Em 15 de fevereiro de 2011 o então senador Marcelo Crivella elaborou o Projeto
de Lei do Senado nº 37, que apresentou, como objetivo:
Altera a Lei nº. 9.427, de 26 de dezembro de 1996, para incluir a
obrigatoriedade de as concessionárias e permissionárias de serviço público de
distribuição de energia elétrica substituírem redes aéreas de distribuição de
energia por redes subterrâneas em cidades com mais de 100 mil habitantes e dá
outras providências.

Inicialmente, pretende-se demonstrar, sob visão macro, de que forma se estrutura
o sistema elétrico de potência – SEP brasileiro.
Conforme se pode verificar na Figura 1, o SEP abrange a geração, assim
compreendida a barragem, a saída do gerador e a subestação elevadora; a transmissão, que
é composta pelas linhas de transmissão; e a distribuição de energia elétrica, que engloba
todas as redes de distribuição existentes nas cidades (LMDM, 2017). Nesse estudo, é este
o setor a ser contemplado. Podemos observar o funcionamento do sistema elétrico de
potência através da figura1.
Figura 1: Esquema do sistema elétrico de potência – SEP

Fonte: (LMDM, 2017, p. 3)

De acordo com (SOUZA,2013), vários são os tipos existentes de redes de
distribuição de energia elétrica. Não raras vezes, tais redes estão estruturadas em circuitos
mistos, causando combinações diversas entre redes de média e de baixa tensão, com
variação especialmente em relação aos padrões que são adotados pelas distribuidoras de
energia elétrica do país, deixando a desejar, também, quanto às condições e necessidades
locais específicas (LMDM, 2017).
Em geral, as redes de distribuição de energia elétrica podem ser aéreas (de maior
empregabilidade no Brasil) ou subterrâneas, conforme figura 2 e a 3 como pode-se ver a
seguir:
14

Figura 2: Esquema de rede de distribuição aérea de energia elétrica
Fonte: (LMDM, 2017, p. 3)

Figura 3: Esquema de rede de distribuição subterrânea de energia elétrica

Fonte: (LMDM, 2017, p. 4)

De um modo geral, como bem expõe (VICENTINO,2010), é possível subdividir as
redes de distribuição de energia elétrica da seguinte forma: aéreas ou subterrâneas. Delas, as
15

aéreas são mais utilizadas no Brasil, sendo, porém, as redes subterrâneas objeto do presente
estudo.
Conforme (D’ANGELO,2007), ao se fazer uso das redes subterrâneas de energia
elétrica, torna-se possível proporcionar melhor nível de qualidade à população, bem como
maior preservação do meio ambiente, que se mostrará, também, livre de poluição visual.
Entretanto, segundo o autor, deve-se considerar que, para a construção de redes subterrâneas,
impacta-se, sim, o meio ambiente, devendo ser este fator considerado quando da opção por esse
tipo de rede de distribuição de energia elétrica.
Também há a questão econômica, já que a construção de redes subterrâneas demanda
maior despendimento de recursos do que com as redes aéreas. Isso tudo, porém, ainda conforme
(BOCUZZI,1997), é superado com os benefícios que são gerados ao longo do tempo pelo uso
de redes subterrâneas, tais como os seguintes:
a) Significativa diminuição das interrupções pela redução que se proporciona da
exposição dos circuitos a agentes externos, contribuindo, desse modo, para incrementar a
confiabilidade do serviço que é prestado. Tal benefício não é percebido na rede convencional
aérea, que fica desprotegida em relação às influências externas e às situações adversas, o que
faz com que ela apresente elevados níveis de falhas, exigindo a realização de podas drásticas
nas árvores, tendo em vista que somente o contato de um galho de árvore com um condutor
pode causar constrangimentos advindos do desligamento de parte da rede;
b) Eliminação total dos circuitos aéreos, contribuindo para melhorar a aparência do
sistema, ajudando, também, na preservação das árvores. Tudo isso concorre paraa promoção
de melhorias no aspecto visual das cidades, contribuindo, também, para a preservação do meio
ambiente;
c) Maior segurança para a população, em razão da redução experimentada de risco de
acidentes pela ruptura de condutores ou, ainda, por contatos acidentais;
d) Redução dos custos de manutenção da rede, tais como deslocamento de turmas de
emergência e podas de árvores (VERASCO et al., 2006).
Em 26 de setembro de 2013 a Aneel realizou o seminário “Sistemas Subterrâneos de
Distribuição: aspectos regulatórios”, no qual estiveram presentes 4 das mais importantes
concessionárias de distribuição de energia elétrica no país: Coelba, AES Eletropaulo, Light e
Cemig, além da empresa Sinapsis e da Fundação Getúlio Vargas - FGV. Esse seminário teve
por objetivo debater a implantação de redes subterrâneas de energia, a fim de obter subsídios
para estudo e regulamentação do tema, tendo sido abordados os seguintes tópicos:
16

a. aspectos técnicos: abordagem sobre novas técnicas, padrões construtivos e materiais
utilizados na construção de novas redes e no enterramento de redes existentes, compreendendo
a discussão dos custos associados e da influência das redes subterrâneas nos padrões de
qualidade da energia;
b. aspectos operativos: a atual expertise das distribuidoras em operar redes subterrâneas,
os custos e os desafios associados à operação e manutenção de redes subterrâneas;
c. aspectos regulatórios: visão geral do estado da arte no mundo e a interface entre os
diversos agentes do setor elétrico, poder público municipal e empresas de telefonia e de TV a
cabo; reflexões sobre a atual regulamentação e pontos que devem ser aprimorados.
Nos dias 3, 4 e 5 de junho de 2014 foi realizada a 10ª edição do evento “Redes
Subterrâneas de Energia Elétrica/2014”, cujo tema foi “Conversão de Redes de Distribuição de
Energia Elétrica Aérea para Subterrânea: Dificuldades e Alternativas”, que teve por objetivo o
debate do emprego de sistemas de distribuição de energia elétrica mais confiáveis, adequados
aos ambientes urbanos e buscar, na indústria nacional, suporte para atendimento às principais
tecnologias necessárias para a implementação.
Nesse encontro a Aneel apresentou sua visão sobre o assunto e, segundo o
superintendente de regulação dos serviços de distribuição - SRD, da Aneel, Carlos Alberto
Calixto Mattar, além dos investimentos em redes subterrâneas serem baixos (seja em obras de
expansão, que apenas mantém seu crescimento vegetativo, seja em
obras de conversão), também está concentrado em poucas distribuidoras, conforme
gráfico a seguir:
Gráfico 1 - Participação total de redes subterrâneas no Brasil

Fonte:( LMDM, 2017)

Desse modo, é possível destacar que, ao se fazer uso de redes subterrâneas de
distribuição de energia elétrica, obtém-se maior confiabilidade no serviço, em comparação com
as redes aéreas, não havendo, também, riscos de contato direto das pessoas com a rede,
eliminando a possibilidade de acidentes do tipo. Outro fator de importante menção a favor das
redes subterrâneas é a desnecessidade que se verifica em relação à poda de árvores,
contribuindo desse modo, para melhorar o aspecto visual das cidades, que também ganha com
a eliminação das redes aparentes áreas.
Para melhor conhecê-las, o referencial teórico contemplará as seguintes informações:
primeiramente, se fará um breve histórico das redes subterrâneas no Brasil, para, na sequência,
identificar os tipos de sistemas existentes para a distribuição de energia, dentre os quais se
encontram as redes subterrâneas. Feito isso, o propósito é abordar aspectos referentes à
construção e manutenção das redes subterrâneas, identificando, também, os equipamentos e
ferramentas especiais utilizadas nesse tipo de rede de distribuição de energia elétrica.
2.2. A HISTÓRIA DAS REDES SUBTERRÂNEAS DE ENERGIA ELÉTICA NO BRASIL
O abastecimento de energia chegava cada vez mais aos grandes centros de carga como
centros comerciais, loteamentos residenciais e parques industriais, acrescentando cada vez mais
a necessidade de uma alimentação elétrica sem interrupções. Ponto em que se começava a
colocar em xeque as redes aéreas, necessitando entendimento sobre a confiabilidade no
fornecimento de energia, os impactos ambientais, os riscos de acidentes em redes aéreas, as
podas de árvores necessárias para manutenção, geraram maior pressão para a substituição das
tradicionais redes pelas subterrâneas. (AZEVEDO,2010)
No início do século XX, a concessionária LIGHT já transformava parte da sua rede
aérea em subterrânea na cidade do Rio de Janeiro. Entretanto, esses sistemas tiveram pouca
expansão desde sua implantação devido aos altos custos iniciais quando comparados com as
redes aéreas de distribuição. (AZEVEDO,2010)
Em 1894, Pearson já havia sido engenheiro-chefe da Metropolitan Railway Street, em
Nova Iorque, e também tinha atendido às demandas dos políticos municipais sobre o crescente
emaranhado de fios sobre as cabeças da população com uma solução cara, embora prática: um
sistema de distribuição de energia através de eletrodutos subterrâneos, instalados nas ruas ao
longo dos trilhos do bonde. (CUNHA; VAZ,2014)
No Brasil, os sistemas subterrâneos em malha reticulada foram iniciados por volta dos
anos 60. Estes sistemas tiveram pouca expansão desde a sua implantação inicial devido aos
altos custos do modelo quando comparados com as redes aéreas de distribuição.
18

Os maiores custos das redes subterrâneas são os representados pelos transformadores,
cabos isolados, conexões da rede primária e os protetores de rede. Os protetores de rede, por
sua vez, devido à falta de fabricantes nacionais e, pelos altos custos de importação tornavam
proibitiva a sua aplicação. (AZEVEDO,2010)
A rede subterrânea foi desenvolvida inicialmente no início do século XX, nas cidades
de São Paulo e do Rio de Janeiro, quase que simultaneamente com as primeiras instalações da
cidade de Nova Iorque. Essa iniciativa foi realizada no Brasil pela antiga empresa Brazilian
Traction, Light and Power, precursora canadense Light, a qual teve como presidente, o
engenheiro e empreendedor Frederick Stark Pearson. (CUNHA; VAZ,2014)
Com a implementação normativa da ANEEL, as empresas de energia estão restritas a
aplicação de investimentos na rede quando analisados sob uma taxa de crescimento da região
em estudo e horizonte de planejamento de sete anos, sob pena de comprometer a premissa
básica de garantia da modicidade tarifária.
2.3 HEXAFLUORETO DE ENXOFRE (SF6)
Segundo (SAFADI, 2009), o SF6 é formado por uma reação química entre enxofre
fundido e fluoreto. O fluoreto é obtido pela eletrólise de ácido de fluorídrico (HF). À
temperatura ambiente e pressão atmosférica, o hexafluoreto de enxofre é um gás não
inflamável, não tóxico, incolor, inodoro, insípido e quimicamente estável. Isto significa que à
temperatura de quarto não reage com qualquer outra substância. A estabilidade vem do arranjo
simétrico dos seis átomos de fluoreto em torno do átomo central de enxofre. É esta estabilidade
que faz este gás útil em equipamentos elétricos.
O SF6 é um isolador elétrico muito bom e pode efetivamente extinguir arcos elétricos
nos aparelhos de alta e média tensão enchidos com SF6. O SF6 pode ser achado no mundo
inteiro em milhões de aparelhos elétricos; o equipamento elétrico que contém SF6 é um artigo
de grande exportação. Possui alta resistência dielétrica e grande estabilidade térmica. Sendo
cerca de cinco vezes mais denso que o ar atmosférico, tende a acumular-se em locais baixos.
O SF6 é usado como um gás isolante em subestações, como um isolador e médio
refrescante em transformadores e como um isolador e extintor de arco elétrico em interruptores
para aplicações de alta e média tensão. Estes são sistemas fechados que estão extremamente
seguros elivres de improváveis fugas. (BARROSO,2009)
Em sistemas de energia elétrica, é exigido nos interruptores de alta e média tensão no
poder de corte para no caso de uma falha proteger as pessoas e os equipamentos.
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As subestações isoladas com gás encontram-se principalmente em áreas urbanas e
frequentemente instaladas em edifícios num pequeno local. Estas subestações reduzem o campo
magnético e removem completamente o campo elétrico. Esta é uma real vantagem para os
instaladores, pessoal de manutenção e as pessoas que vivem na redondeza de subestações. Em
aplicações elétricas, o SF6 é só usado hermeticamente em sistemas fechados e seguros que
debaixo de circunstâncias normais não libertam gás.
(SAFADI, 2009) informa que o hexafluoreto de enxofre é particularmente adequado
para utilização como dielétrico em disjuntores de média e alta voltagem bem como em cabos
de alta voltagem, transformadores, transdutores, aceleradores de partículas, raios x e
equipamentos de UHF. Devido à sua baixa condutividade térmica e baixa velocidade sônica, é
muito utilizado em países frios, como agente isolante em janelas de vidro duplo.
• Vantagens:
Há duas razões para usar o SF6 em equipamento elétrico:
O SF6 é um bom isolador porque é fortemente dopado em elétrons negativos. Isto
significa que as moléculas de gás pegam elétrons livres e constroem íons negativos, que não se
movem rapidamente. Isto é importante quando se criam avalanches de elétrons que podem
conduzir a flashovers.
O SF6 controla efetivamente o arco na interrupção do circuito porque tem excelentes
propriedades refrescantes a temperaturas (1500-5000 K) na qual os arcos extinguem (o gás usa
energia quando dissocia e então produz um efeito refrescante). Os interruptores de média e alta
tensão com SF6 ocupam um grande “volume” no mercado. Assim: O SF6 tem um dielétrico de
capacidade resistiva muito alta; O SF6 extingue efetivamente arcos elétricos em circuito de
média e alta tensão; os aparelhos com SF6 são compactos e quase livres de manutenção; O
equipamento com SF6 está extremamente seguro quando operado por usuários.
• Desvantagens:
Utilizado como isolante térmico, condutor de calor e agente refrigerante, o hexafluoreto
de enxofre (SF6) é um dos gases de efeito estufa controlados pelo protocolo de Quioto. Embora
esteja presente na atmosfera em uma quantidade muito menor em relação ao CO2, o seu
potencial de aquecimento global seja 22.800 vezes maior que o do dióxido de carbono
(NISHI,2003).
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2.4 INCOMPATIBILIZAÇÃO DO SOLO POR PARTE DAS CONCESSIONÁRIAS
No Brasil, a realidade da maioria dos centros urbanos é caracterizada pela baixa
qualidade de vida e pela insustentabilidade ambiental das cidades. A falta de investimentos, a
inexistência de articulação dos órgãos do Poder Público responsável pela condução da Política
Urbana, potencializam os efeitos do crescimento exagerado das cidades. Em consequência,
verificam-se ocupações irregulares do subsolo (RODRIGUES, 2009) urbano, inadequação ou
inexistência de saneamento básico e a presença de sistema de transporte público caótico, tudo
isso provocando enorme pressão sobre o meio ambiente.
No que se refere ao uso do subterrâneo das cidades brasileiras, a regra é a falta de
conhecimento e controle sobre os equipamentos de infraestrutura que se encontram instalados,
e, o mais grave, a inércia em relação ao planejamento para ocupação futura.
A rede subterrânea da Light é a maior do país. Com 5,7 mil km de extensão, atende a
500 mil consumidores das regiões do Centro, Zona Sul, Barra da Tijuca e parte da Zona Norte,
(LIGHT, 2012).
Contudo, a cidade do Rio de Janeiro sempre esteve na mídia, inclusive no noticiário
internacional, quando o assunto é acidentes envolvendo redes subterrâneas de distribuição de
eletricidade e de gás natural.
O caso mais grave ocorreu em Copacabana, em junho de 2010, com o casal de turistas
americanos Sara Lowry (que teve cerca de 80% do corpo queimado) e David McLaugheim (que
ficou com ferimentos em aproximadamente 35% do corpo).
Os problemas revelam as precariedades da infraestrutura envelhecida e do descontrole
público do subsolo carioca. Em 2011 foi assinado convênio entre o Município do Rio de Janeiro
e as concessionárias Companhia Estadual de Águas e Esgotos (CEDAE), Companhia Estadual
de Gás (CEG), companhia telefônica OI e empresa carioca de distribuição de energia elétrica
Light para elaboração do inédito mapeamento digital do subsolo da cidade. O projeto de
mapeamento tem como objetivo auxiliar as empresas no planejamento de operações no subsolo
da cidade, a fim de reduzir risco de acidentes e incidentes em ativos de outras concessionárias
na mesma área. (PACHECO,2015).
Em 2008, foi assinado um convênio entre as empresas Light e CEG (hoje Gás Natural
Fenosa), de inspeções conjuntas em 8000 caixas subterrâneas da Light por ano, com o objetivos
de identificar possíveis infiltrações de gás para as estruturas civis da concessionária de energia
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elétrica. Cada empresa arca com 50% dos custos desta operação. Com o compromisso de
atuação imediata em caso de verificação positiva.
Convênio este que ainda está vigente, tendo a renovação a cada 2 anos.
2.5 ESPAÇO CONFINADO
A definição de espaço confinado é qualquer área ou ambiente não projetado para
ocupação humana contínua, que possua meios limitados de entrada e saída, cuja ventilação
existente é insuficiente para remover contaminantes ou onde possa existir a deficiência ou
enriquecimento de oxigênio. (MTE, 2012).
Existe a Norma Regulamentadora 33 do MTE que tem por objetivo, estabelecer os
requisitos mínimos para identificação de espaços confinados e o reconhecimento, avaliação,
monitoramento e controle dos riscos existentes, de forma a garantir permanentemente a
segurança e saúde dos trabalhadores que interagem direta ou indiretamente nestes espaços.
(MTE, 2012).
OSHA, 1993 sugere que um programa para espaços confinados deve abordar os
seguintes elementos: Identificação de riscos, controle de riscos, sistema de permissão,
equipamentos especializados, autorização de empregados, teste e monitoramento, controle de
contratados, procedimentos de emergência, informação e treinamento e revisão do programa.
(ARAÚJO, 2006)
MEMUN, 2000 alerta que, se o contato verbal ou visual de todos os trabalhadores que
entram no espaço confinado, com o que fica do lado de fora, não puder ser mantido durante
toda a entrada, então alguma forma de comunicação deve ser adotada. Não são aceitáveis rádios
portáteis, pois estes não mantêm uma comunicação continua em “circuito aberto” e são
ineficientes em subterrâneos e vários tipos de espaços confinados.
Todos trabalhadores devem ser instruídos, por seus superiores, que a entrada em um
espaço confinado é proibida sem uma permissão de entrada. (MTE, 2012) por escrito. Os
trabalhadores só devem entrar em um espaço confinado, se treinados e quando autorizados por
um supervisor, após a emissão de um documento de permissão de entrada, com data, local e
assinatura do emissor, que certifica que o local oferece condições seguras para a entrada (OSU,
2005).

CAPÍTULO 3. TIPOS DE SISTEMAS
3.1. SISTEMA RADIAL COM PRIMÁRIO EM ANEL
Nesse sistema é fornecida uma distribuição de energia composta por dois ou mais
percursos, de forma que, se um alimentador falhar, toda a carga do mesmo é suprida por outra,
sem interromper qualquer consumidor. Todos os alimentadores desse arranjo devem ter
capacidade reserva para alimentar toda a carga do outro, em caso de defeito.
3.1.1. Âmbito de aplicação
Esse sistema se aplica ao atendimento de consumidores localizados em regiões de
média densidade de carga, pois nesse caso a rede aérea torna-se tecnicamente inviável, devido
a fatores como qualidade de serviço, limitações físicas e também pela própria melhoria das
redes.