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DESENHO TÉCNICO APLICADO Filipe Sousa Barbosa Desenhos de estruturas de transmissão elétrica Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer a simbologia utilizada no desenho de estruturas de transmissão elétrica. Analisar o desenho de estruturas de linhas de transmissão elétrica. Aplicar as normas técnicas relativas ao desenho de estruturas de transmissão elétrica. Introdução O Brasil tem investido em formas de geração de energia elétrica que pos- sam ser aplicadas de forma local, como a energia eólica e a energia solar. No entanto, o Balanço Energético Nacional de 2018, revela que 65,2 % de toda a energia elétrica consumida no Brasil no anterior foram gerados por usinas hidrelétricas. As usinas hidrelétricas demandam imenso volume de água para tra- balhar e devem ser instaladas no percurso de grandes rios, geralmente afastados das cidades mais populosas. Para que essa energia seja levada até os grandes centros urbanos, são necessárias extensas linhas de trans- missão (LT), que no Brasil passam dos 130 mil quilômetros. Essas redes de transmissão de energia propiciam o transporte da eletricidade por meio de cabos aéreos fixados em grandes torres de metal, denominadas estruturas de sustentação. Neste capítulo, você vai aprender a reconhecer a simbologia utilizada no desenho das estruturas de transmissão elétrica. Você também vai analisar o desenho das estruturas de LTs e vai verificar as normas técnicas relacionadas ao tema. Simbologia utilizada Se um recurso energético for economicamente viável, teremos nele o ponto inicial de uma linha que segue para o centro de distribuição, e dele para os pontos de consumo, formando uma linha de transmissão (LT). As LTs são compostas basicamente por condutores, isoladores, cabos para-raios e estruturas de transmissão elétrica. As estruturas constituem os elementos de sustentação dos cabos das LTs. Por possuírem longos percursos, as LTs são representadas por meio de mapas geoelétricos (Figura 1), que podem ser encontrados nos sites das con- cessionárias de cada região do país. Figura 1. Mapa geoelétrico das linhas de transmissão de Londrina, administradas pela Companhia Paranaense de Energia (Copel). Fonte: Copel (2016). BELA VISTA DO PARAÍSO LONDRINA ROLÂNDIA IVAIPORÃ (ELETROSUL) APUCARANA FIGUEIRA LONDRINA (ELETROSUL) ASSAÍ Op. em 34,5 kV IGAPÓ IBIPORÃ J. BANDEIRANTE R. DAVIDS PALERMO VERA CRUZ C. PROCÓPIO BANDEIRANTES MARINGÁ USINAS LINHASSUBESTAÇÕES APUCARANA EÓLICA TERMELÉTRICA HIDRELÉTRICA OUTRAS OUTRAS OUTRAS COPEL COPEL COPEL OUTRASTENSÃO(Kv)(CHAVES) (FUTURA) INDUSTR. MARINGÁ ARAPONGAS ASSIS ASSIS ASSIS DETALHE DE LONDRINA LEGENDA: DIXIE TOGA Desenhos de estruturas de transmissão elétrica2 Esses mapas não apresentam detalhes das torres de transmissão, por estas serem parte do projeto das LTs. Durante o projeto, as características das torres são adicionadas em desenhos ou detalhes de uma parte da linha. A localização e a quantidade de torres de transmissão ao longo do percurso de uma LT em geral dependem de um levantamento topográfico do terreno, a partir do qual se obtém um gráfico do perfil longitudinal da LT (Figura 2) e da distância a ser percorrida pela LT. Figura 2. Exemplo de perfil longitudinal do terreno com locação das torres de transmissão. [m] [km]0 1 2 3 110 100 90 80 70 Ao analisarmos duas LTs que se alinham paralelamente (Figura 3), conhe- cendo a distância entre as torres, o nível de tensão do sistema, o circuito ao qual ela pertence e o tipo de torre utilizado, podemos desenhar o detalhe de um percurso da LT, conforme mostra a Figura 4. 3Desenhos de estruturas de transmissão elétrica Figura 3. Linhas de transmissão paralelas. Fonte: LANTERIA/Shutterstock.com. Figura 4. Desenho do detalhe de duas torres de transmissão com identificação do nível de tensão da LT, do circuito ao qual as torres pertencem, da distância entre as torres, do tipo de torre utilizado e da abertura da faixa de servidão. O desenho das estruturas de transmissão elétrica apresenta poucos símbolos para a identificação das torres em plantas baixas de detalhes; as informações são divulgadas principalmente na forma de dados. Os principais símbolos uti- lizados, conforme o estabelecido nas normas, são mostrados nas Figuras 5 e 6. Desenhos de estruturas de transmissão elétrica4 Figura 5. Simbologia das torres de transmissão utilizada em plantas baixas, conforme a norma. NBR 6123:2013 NBR 6535:2005 O desenho da planta baixa das torres de transmissão conta com a identificação do nível de tensão da LT, do circuito ao qual as torres pertencem, da distância entre as torres, do tipo de torre utilizado e da abertura da faixa de servidão. Figura 6. Representação de um trecho de uma LT em uma vista longitudinal e na planta baixa. 5Desenhos de estruturas de transmissão elétrica Desenho de estruturas de linhas de transmissão elétrica A escolha de uma estrutura de LT depende de várias características físicas do local e características elétricas da LT. Os níveis de tensão utilizados nas LTs são um fator preponderante na escolha da torre, uma vez que são bastante elevados, tendo como objetivo diminuir as perdas elétricas no sistema. O Quadro 1 mostra uma classifi cação para as LTs em função do nível de tensão. Fonte: Adaptado de ANEEL. Classificação das linhas de transmissão Nível de tensão Classificação ≤ 230 kV AT — Alta tensão Entre 230 kV e 700 kV EAT — Extra-alta tensão > 700 kV UAT — Ultra-alta tensão Quadro 1. Classificação da linha de transmissão em função do nível de tensão No entanto, as dimensões e formas das estruturas de LTs não dependem somente do nível de tensão, mas também de diversos outros fatores, destacando- -se, dentre outros: a disposição e o número de condutores; as flechas dos condutores; a altura de segurança; o material para estrutura; e o número de circuitos elétricos. Daí a grande variedade de estruturas em uso. Para níveis mais baixos de tensão, os materiais mais baratos e viáveis são a madeira, o concreto armado e o aço. Conforme Gontijo (1994), o valor limite é de aproximadamente 69 kV; em tensões superiores, as soluções mais econômicas são as estruturas metálicas. O design das torres segue, na maioria dos casos, uma forma padronizada, composta por uma estrutura treliçada de aço. Principalmente por questões Desenhos de estruturas de transmissão elétrica6 econômicas, essas estruturas são padronizadas em famílias de torres, como pode ser visto na Figura 7. Figura 7. Exemplos de torres padronizadas para transmissão de energia elétrica. Fonte: Adaptada de angelh/Shutterstock.com. a) e) f ) g) b) c) d) Uma família é montada a partir de subestruturas semelhantes ou idênti- cas (Figura 8). Com a combinação dessas subestruturas, vários modelos de torres podem ser montados, atendendo às mais diversas condições elétricas e mecânicas da LT e topográficas da região de instalação. 7Desenhos de estruturas de transmissão elétrica Figura 8. Subestruturas das torres de transmissão. Fonte: Adaptada de Fang, Roy e Kramer (1999). Corpo Básico Extensão do Corpo Pernas As estruturas das LTs podem ser classificadas de várias maneiras, sendo as seguintes as mais significativas para o desenho da torre: Quanto à disposição dos condutores: as torres podem ser triangulares, verticais ou horizontais. A Figura 7 ilustra esses casos nas letras (b), (d) e (f), respectivamente. Quanto à forma das estruturas de resistir aos esforços mecânicos: são classificadas como autoportantes, quando resistem aos esforços me- cânicos sem ajuda externa — na Figura 7, são assim classificadas as estruturas (d) e (f) —, ou estaiadas, quando precisam de apoios para suportar os esforços mecânicos — na Figura 7, a estrutura (g) é estaiada. Desenhos de estruturas de transmissão elétrica8 Torres autoportantes são aquelas que se suportamde forma independente, dispen- sando o auxílio de outras estruturas. Torres estaiadas são aquelas que são sustentadas por estais, que são cabos e/ou hastes metálicas, geralmente inclinadas, usadas para dar sustentação. Quanto ao número de circuitos: na Figura 7, as estruturas (b) e (f) são torres de apenas um circuito, e a estrutura (d) é uma torre de dois circuitos, um à direita e outro à esquerda. As torres podem, ainda, ser classificadas pela sua função dentro da LT; essa função está relacionada aos tipos de carga que cada torre deve suportar. Sendo assim, as torres podem ser: Estruturas de suspensão: apenas sustentam os cabos condutores; são utilizadas em maior quantidade nas LTs. Estruturas de ancoragem: podem ser de dois tipos — as estruturas terminais são as estruturas mais reforçadas das linhas, e as de ancoragem intermediária servem, normalmente, como pontos de tensionamento. Estruturas para ângulos: são utilizadas em locais em que é preciso mudar a direção da LT. Estruturas de derivação: são usadas quando se deve fazer uma derivação, sem haver necessidade de interrupção ou seccionamento nesse ponto. Estruturas de transposição: são utilizadas para assegurar a simetria elétrica de uma linha, obtida com a rotação das fases. Normas técnicas relativas ao desenho de estruturas de transmissão elétrica O projeto das estruturas de LTs é orientado por normas brasileiras e interna- cionais, além de seguir especifi cações da concessionária local e da empresa 9Desenhos de estruturas de transmissão elétrica contratante. As normas técnicas mais utilizadas para referenciar desenhos de estruturas de transmissão elétrica são: ABNT NBR 5422 — Projeto de linhas aéreas de transmissão de energia: traz algumas informações sobre o projeto das estruturas de transmissão. Seus itens mais importantes são os esforços mecânicos que devem ser resistidos pelas torres e as distâncias de segurança das torres. ABNT NBR 6123 — Forças devidas ao vento em edificações: traz a simbologia de torres de seção quadrada ou triangular. ABNT NBR 6535 — Sinalização de linhas aéreas de transmissão de energia elétrica com vistas à segurança da inspeção aérea — Procedi- mento: traz a simbologia de torres de transmissão para linhas aéreas. ABNT NBR 8664 — Sinalização para identificação de linha aérea de transmissão de energia elétrica: apresenta, além da simbologia de torres de transmissão para linhas aéreas, o desenho das torres triangulares, horizontais e verticais. 1. A estrutura de sustentação apresentada no desenho abaixo pode ser classificada como: Fonte: BigMouse/Shutterstock.com. a) triangular, de dois circuitos e autoportante. b) horizontal, de dois circuitos e autoportante. c) triangular, de um circuito e estaiada. d) horizontal, de um circuito e autoportante. Desenhos de estruturas de transmissão elétrica10 e) horizontal, de dois circuitos e estaiada. 2. O desenho a seguir apresenta três tipos de torres para um circuito. Elas podem ser identificadas, respectivamente, como: Fonte: aarrows/Shutterstock.com. a) horizontal estaiada, horizontal autoportante e triangular autoportante. b) vertical estaiada, vertical autoportante e triangular autoportante. c) triangular estaiada, horizontal autoportante e triangular autoportante. d) horizontal autoportante, horizontal estaiada e triangular estaiada. e) horizontal estaiada, horizontal estaiada e triangular estaiada. 3. O trecho representado na planta baixa a seguir pode ser interpretado como sendo: 250,0 m 250,0 m TORRE Nº 26 SUSPENSÃO P/...... LT 230 kV CIRCUITO 62 LT 230 kV TORRE Nº 27 SUSPENSÃO TORRE Nº 28 SUSPENSÃO P/..... CIRCUITO 62 a) três torres de suspensão distanciadas de 250 m, por onde passa uma LT pertencente ao circuito 62, com 230 kV de tensão. b) três torres de ancoragem distanciadas de 230 m, por onde passa uma LT pertencente ao circuito 62, com 250 kV de tensão. c) três torres de suspensão distanciadas de 250 m, por onde passa uma LT pertencente aos circuitos 26, 27 e 28, com 62 kV de tensão. d) três torres de ancoragem distanciadas de 250 m, por onde passa uma LT pertencente ao circuito 62, com 230 kV de tensão. e) três torres de ancoragem distanciadas de 62 m, por onde passa uma LT pertencente aos circuitos 27 e 28, com 250 kV de tensão. 11Desenhos de estruturas de transmissão elétrica 4. A subestruturas 1, 2 e 3 identificadas na figura a seguir são denominadas, respectivamente: a) corpo básico, extensão do corpo e pernas. b) pernas, corpo principal e extensão do corpo. c) extensão do corpo, corpo básico e pernas. d) corpo básico, extensão das pernas e pernas. e) corpo básico, corpo principal e pernas. 5. A imagem a seguir apresenta uma estrutura denominada terminal, por estar no fim da LT. Fonte: tarczas/Shutterstock.com. Essa estrutura pode ser classificada como: a) horizontal, de um circuito e autoportante. b) triangular, de dois circuitos e autoportante. c) horizontal, de dois circuitos e autoportante. d) triangular, de um circuito e estaiada. e) horizontal, de dois circuitos e estaiada. Desenhos de estruturas de transmissão elétrica12 AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). [2018]. Disponível em: <http:// www.aneel.gov.br/>. Acesso em: 11 ago. 2018. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5422: projeto de linhas aéreas de transmissão de energia. Rio de Janeiro, 1985. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6123: forças devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6535: sinalização de linhas aéreas de transmissão de energia elétrica com vistas à segurança da inspeção aérea: procedimentos. Rio de Janeiro, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8664: sinalização para identifica- ção de linha aérea de transmissão de energia elétrica: requisitos. Rio de Janeiro, 2015. COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA (COPEL). Mapa geoelétrico do Paraná. 2016. Dispo- nível em: <http://www.copel.com/hpcopel/root/nivel2.jsp?endereco=%2Fhpcopel%2F transmissao%2Fpagcopel2.nsf%2Fdocs%2FAA05A48B08082B3A03257410006EE836>. Acesso em: 11 ago. 2018. FANG, S. J.; ROY, S.; KRAMER, J. Transmission structures. In: CHEN, W. (Ed.) Structural engineering handbook. Boca Raton: CRC Press LLC, 1999. GONTIJO, C. R. Cálculo de torres para linhas de transmissão. São Paulo: IEA, 1994. Leituras recomendadas ELEKTRO Eletricidade e Serviços S.A. Norma ND. 67: ocupação de faixa de passagem de linhas de transmissão de energia elétrica. Campinas, SP, 2013. ELIAS, K. M.; FAKURY, R. H.; GRILO, L. F. Torre de transmissão de energia elétrica: um novo olhar e possibilidades para o cenário de transmissão brasileiro. In: CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUÇÃO METÁLICA, 7., 2016. Anais... São Paulo: ABCEM, SP. 13Desenhos de estruturas de transmissão elétrica http://www.aneel.gov.br/ http://www.copel.com/hpcopel/root/nivel2.jsp?endereco=%2Fhpcopel%2F Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra.
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