estruturas para transiÇÃo aÉreas subterrÂneas

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*Eduardo Karabolad Filho – [email protected] ESTRUTURAS PARA TRANSIÇÃO AÉREAS/SUBTERRÂNEAS – CLASSE DE TENSÃO 88/138 KV Eduardo Karabolad Filho* Waldir Govino Roberto Diniz Thomaz Júnior EDS Engenharia e Consultoria LTDA EDS Engenharia e Consultoria LTDA EDS Engenharia e Consultoria LTDA Brasil Brasil Brasil Sérgio Luis Caparroz Gilmar Cesar Domingues Filho AES Eletropaulo AES Eletropaulo Brasil Brasil Resumo- Este trabalho apresenta o projeto da Estrutura de Transição Aérea para Subterrânea do RSE - Ramal Subterrâneo de Expansão - que alimenta a ETD - Estação Transformadora de Distribuição - Paineiras, no bairro do Morumbi, município de São Paulo, área de concessão da AES Eletropaulo. De acordo com estudos de planejamento concluídos pela concessionária no final da década de 80 a crescente demanda de energia elétrica na região, nos 10 anos seguintes, sobrecarregaria o sistema existente, e haveria, portanto, a necessidade de construção de uma nova ETD no bairro do Morumbi. Em meados de 1998 foi iniciada a construção da nova ETD, porém as obras foram paralisadas em 2000 por um embargo judicial. Como acordo e adequação do projeto à arquitetura da região optou-se por realizar a alimentação da ETD Paineiras através de um ramal subterrâneo. As LTA’s Pirituba-Bandeirantes 1-2 e 3-4, sendo que o ramal deriva da primeira, compartilham uma faixa de servidão com 10m de largura, muito estreita para que se utilizasse a solução convencional de transição que ocupa maior espaço com a instalação de diversos equipamentos. Devido a esse histórico e necessidades foi desenvolvido o projeto de uma ETR – Estação de Transição - que ocupa o mesmo espaço da estrutura até então existente na LTA Piriuba-Bandeirantes 1-2. A abordagem feita neste trabalho sobre os diversos aspectos que envolvem os projetos destas estruturas visa criar uma oportunidade concreta para que os profissionais da área conheçam as particularidades de tais experiências e possam, dessa forma, obter subsídio técnico para tomada de decisões e desenvolvimento de soluções em casos correlatos. É imprescindível, portanto, elencar todos os critérios levados em consideração, em cada etapa do Projeto, para a concepção e dimensionamento da transição. Palavras chave: projeto executivo, transição,linhas mistas. 1 INTRODUÇÃO O advento da energia elétrica, a partir de meados de 1880, alavancou os avanços tecnológicos na ciência, indústria, comércio e demais setores da economia, resultando nos serviços, e confortos, que usufruímos atualmente. Energia elétrica segura e confiável nos permite ter a certeza da continuidade e melhoria dos XIII ERIAC DÉCIMO TERCER ENCUENTRO REGIONAL IBEROAMERICANO DE CIGRÉ 24 al 28 de mayo de 2009 Comité de Estudio B1 - Cables Aislados XIII/PI-B1 -103 Puerto Iguazú Argentina

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Page 1: ESTRUTURAS PARA TRANSIÇÃO AÉREAS SUBTERRÂNEAS

*Eduardo Karabolad Filho – [email protected]

ESTRUTURAS PARA TRANSIÇÃO AÉREAS/SUBTERRÂNEAS – CLASSE DE TENSÃO 88/138 KV

Eduardo Karabolad Filho* Waldir Govino Roberto Diniz Thomaz Júnior

EDS Engenharia e Consultoria LTDA

EDS Engenharia e Consultoria LTDA

EDS Engenharia e Consultoria LTDA

Brasil Brasil Brasil

Sérgio Luis Caparroz Gilmar Cesar Domingues Filho

AES Eletropaulo AES Eletropaulo Brasil Brasil

Resumo- Este trabalho apresenta o projeto da Estrutura de Transição Aérea para Subterrânea do RSE

- Ramal Subterrâneo de Expansão - que alimenta a ETD - Estação Transformadora de Distribuição -

Paineiras, no bairro do Morumbi, município de São Paulo, área de concessão da AES Eletropaulo.

De acordo com estudos de planejamento concluídos pela concessionária no final da década de 80 a

crescente demanda de energia elétrica na região, nos 10 anos seguintes, sobrecarregaria o sistema

existente, e haveria, portanto, a necessidade de construção de uma nova ETD no bairro do Morumbi.

Em meados de 1998 foi iniciada a construção da nova ETD, porém as obras foram paralisadas em 2000 por

um embargo judicial. Como acordo e adequação do projeto à arquitetura da região optou-se por realizar a

alimentação da ETD Paineiras através de um ramal subterrâneo.

As LTA’s Pirituba-Bandeirantes 1-2 e 3-4, sendo que o ramal deriva da primeira, compartilham uma faixa

de servidão com 10m de largura, muito estreita para que se utilizasse a solução convencional de transição

que ocupa maior espaço com a instalação de diversos equipamentos.

Devido a esse histórico e necessidades foi desenvolvido o projeto de uma ETR – Estação de Transição -

que ocupa o mesmo espaço da estrutura até então existente na LTA Piriuba-Bandeirantes 1-2.

A abordagem feita neste trabalho sobre os diversos aspectos que envolvem os projetos destas estruturas

visa criar uma oportunidade concreta para que os profissionais da área conheçam as particularidades de

tais experiências e possam, dessa forma, obter subsídio técnico para tomada de decisões e desenvolvimento

de soluções em casos correlatos.

É imprescindível, portanto, elencar todos os critérios levados em consideração, em cada etapa do Projeto,

para a concepção e dimensionamento da transição.

Palavras chave: projeto executivo, transição,linhas mistas.

1 INTRODUÇÃO O advento da energia elétrica, a partir de meados de 1880, alavancou os avanços tecnológicos na ciência,

indústria, comércio e demais setores da economia, resultando nos serviços, e confortos, que usufruímos

atualmente. Energia elétrica segura e confiável nos permite ter a certeza da continuidade e melhoria dos

XIII ERIAC DÉCIMO TERCER ENCUENTRO

REGIONAL IBEROAMERICANO DE CIGRÉ

24 al 28 de mayo de 2009

Comité de Estudio B1 - Cables Aislados

XIII/PI-B1 -103 Puerto Iguazú

Argentina

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serviços prestados à sociedade, assim, a missão de transmitir eletricidade nesses padrões é alvo de constante

investimento e pesquisa por parte das concessionárias, fabricantes e projetistas.

O projeto da transição do RSE Paineiras é fruto dos esforços empreendidos para vencer as dificuldades

encontradas para transmitir eletricidade na região, e especificamente nesse caso com a obrigatoriedade de

realizar a alimentação da ETD Paineiras através de um Ramal Subterrâneo.

Invariavelmente as dificuldades para aquisição de faixas de servidão, por questões de disponibilidade de

áreas e o alto custo envolvido, concessão dos licenciamentos necessários, a observância dos limites

normativos de campos elétricos e magnéticos, entre outras, estão presentes em todos os projetos de linhas

que percorrem grandes centros, cruzando regiões com elevado número de edificações e alta densidade

demográfica.

Dessa forma a implantação de Linhas de Transmissão no meio Subterrâneo e Linhas de transmissão Mistas,

compostas de trechos aéreos e subterrâneos, têm sido as alternativas encontradas pelas concessionárias para

a continuidade dos seus planos de expansão.

2 ESTUDO DE VIABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE TRANSIÇÃO Nesta fase o objetivo é elencar todas as alternativas aceitáveis dos pontos de vista funcionais e executivos.

Ainda que muitas alternativas pareçam ser igualmente viáveis o Estudo de Viabilidade permitirá que a

solução adotada possua as melhores definições do leque utilizado na decisão.

No caso estudado neste trabalho questões como os dimensionamentos horizontais e verticais da estrutura a

ser implantada estavam pré determinados, ou seja, o projeto foi adequado á realidade espacial da faixa de

servidão existente.

Esse e outros aspectos serão abordados nos tópicos a seguir.

2.1 FAIXA DE SERVIDÃO E VARIANTE A faixa de servidão da LTA Pirituba-Bandeirantes 1-2, da qual deriva o RSE Paineiras, no trecho em

questão, é compartilhada com os Circuitos 3 e 4 da LTA de mesmo nome, possui 10m de largura,

ladeada por edificações de alto valor – figura 8.

Como não possui largura o suficiente, a construção de variante para atender o segmento aéreo da

LTA durante a execução dos serviços foi descartada. Dessa forma foi estabelecido que somente após

a execução da fundação e entrega da ETR seria realizada a desmontagem da Torre 1ACP existente.

2.2 LOCALIZAÇÃO DA TRANSIÇÃO A preocupação de interferir o mínimo possível com a linha aérea e as condições da faixa de servidão

foram fatores predominantes para a locação de ETR.

No sentido da ETT Bandeirantes, do lado do circuito 1 da LTA, existe um trecho invadido pelo

muro que cerca a faixa de servidão. Considerando as distâncias elétricas mínimas, e do ponto de

vista de segurança durante a execução das obras civis e serviços de montagem, definiu-se a

localização da Torre 1ACP (existente a ser retirada) o melhor para a implantação da ETR.

2.3 PRIMEIRAS IDÉIAS O diferencial do projeto da transição do RSE Paineiras reside exatamente no fato de que a estrutura

como um todo foi desenvolvida em função do ramal subterrâneo, ou seja, o projeto da transição foi

adaptado para as condições existentes permitindo que desde o início dos trabalhos características

relevantes da transição fossem definidas.

Nesse sentido a utilização de uma estrutura geminada cilíndrica pareceu a melhor alternativa para

que a transição não ultrapassasse as dimensões máximas permitidas.

A confecção da ETR em postes de concreto visou a diminuição do impacto visual e se mostrou

viável no aspecto econômico quando comparada ao alto custo da tonelada do aço.

3 PROJETO BÁSICO DA ESTRUTURA DE TRANSIÇÃO A concepção e o dimensionamento das Estruturas de Transição estão associados à filosofia de segurança de

cada concessionária, no que tange aos equipamentos e acessórios instalados, distâncias elétricas, às cargas

atuantes, espaço físico disponível e exigências do ponto de vista de manutenção, esta também ligada à

filosofia de cada concessionária.

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3.1 LIMITAÇÕES Como dito anteriormente, o dimensionamento da transição foi limitada à área ocupada pela Torre

1ACP. Esse fato constituiu um desafio, o de compactar o máximo possível a ETR, atendendo as

distâncias elétricas e de segurança de manutenção, e que ainda a estrutura suportasse as cargas

provenientes da fixação dos cabos, instalação dos equipamentos, ancoragem da linha aérea e

sobrecargas de montagem. 3.1 DIMENSIONAMENTO DA TRANSIÇÃO Nessa etapa foi desenvolvida a silhueta do poste – figura 1 – e definidas as dimensões horizontais,

verticais e longitudinais da ETR.

3.2 ANCORAGEM DA LINHA AÉREA E DISTÂNCIAS ELÉTRICAS A influência da linha aérea nesse caso está associada a instalação dos equipamentos de conexão do

ramal subterrâneo. O ponto de ancoragem deveria ser tal que possibilitasse realizar o jumper para a

continuidade da linha aérea.

A LTA faz travessia com a rua Dr. Fausto de Almeida Prado Penteado. Visando não comprometer a

flecha da travessia – distâncias entre o ponto mais baixo da curva dos cabos em relação ao solo -

foram realizados novos cálculos de flecha e tensão e a partir daí definidos os pontos de ancoragem

da linha aérea à transição. Dessa forma, dispondo da altura útil da estrutura – distância do solo

relativa ao ponto de ancoragem da fase imediatamente inferior da linha aérea – e levando em

consideração as distâncias entre fases para a tensão de operação da LTA e somadas às medidas

estimadas dos equipamentos a ser instalados, foram definidas as dimensões verticais da estrutura.

Para o dimensionamento do sentido horizontal da estrutura foram levados em consideração o

distanciamento entre fases dos cabos do ramal subterrâneo e a distância a ser mantida entre os

equipamentos de cada fase de tal forma que houvesse espaço disponível para os serviços de

montagem e posteriores manutenções por parte da concessionária.

3.3 ÁRVORE DE CARGAS Junta a silhueta é enviada para o fabricante do poste a árvore da cargas atuantes na estrutura. De

posse dessas informações o fabricante desenvolve o projeto mecânico executivo da estrutura com as

dimensões finais das colunas, cruzetas e demais elementos necessários para a montagem.

4 DADOS DA ETR Estrutura geminada em concreto armado – figura 2.

Colunas cilíndricas com emenda de aço flangeada com 600mm de diâmetro; 27,5m (considerando a parte

enterrada), peso aproximado de 12t cada.

Cruzetas de concreto quádruplas, peso aproximado de 3t cada. No formato em que foram desenvolvidas tem

função de solidarização das colunas.

Dois colares foram dimensionados, um abaixo da emenda flangeada (Colar C2), outro no topo do poste

(Colar C1), os colares complementam a função de solidarizam das cruzetas quádruplas.

5 CONJUNTOS METÁLICOS DE FIXAÇÃO DOS CABOS ISOLADOS E EQUIPAMENTOS A fixação dos cabos isolados e instalação dos equipamentos devem ser feitas de tal forma que garantam a

integridade de tais elementos.

O dimensionamento dos suportes foi realizado levando em consideração as forças de repulsão em casos de

curto circuito monofásico e trifásico, e para que resistissem à ação dos ventos nas partes superiores do poste.

Como dito anteriormente, o projeto da ETR foi desenvolvido para que a interação com os conjuntos

metálicos fosse a mais benéfica possível. Outra característica importante do projeto dos conjuntos metálicos

de fixação é que são espelhados para ambos circuitos, pois utilizam o espaço entre as duas colunas da ETR

para a instalação dos equipamentos e descida dos cabos isolados.

5.1 INSTALAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS Os equipamentos da transição forma instalados aproveitando o espaço entre as duas colunas da ETR.

Dois perfis tipos “U” fixados nas mísulas das cruzetas, para cada circuito, compoem a base para

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instalação dos equipamentos – figura 3. O distanciamento entre os cabos isolados definiu a

localização dos terminais onde são conectados em cada fase.

5.2DESCIDA DOS CABOS Cada conjunto metálico de fixação da descida dos cabos, para os dois circuitos, é composto por 2

abraçadeiras presas na mesma altura em ambas colunas da ETR – figura 4. Soldadas às abraçadeiras

duas chapas dobradas permitem a fixação de uma chapa assemelhada a uma régua, perfurada, para a

fixação das abraçadeiras dos cabos isolados.

A configuração desenvolvida para os conjunto sde fixação elimina a necessidade de furação das

colunas e a perda da garantia dada pelo fabricante.

5.3 TOBOGÃS Os tobogãs, como são chamados, são suportes únicos, geralmente construídos com perfil metálico

“U”, para uma determinada quantidade de abraçadeiras para os cabos isolados, sua função é vencer

o desnível horizontal entre o centro dos cabos á conexão dos terminais, e seu formato justifica o

nome que tem – figura 5.

No caso da ETR Paineiras, todos os tobogãs dos terminais são idênticos, pois cada terminal está

alinhado verticalmente com o centro da descida dos cabos isolados cujos conjuntos metálicos de

fixação foram distribuídos de forma que os tobogãs pudessem ter os mesmos comprimentos.

Na parte inferior da ETR foram instalados 2 tobogãs para o mergulho dos cabos isolados para o

banco de dutos corrugados.

6 CHAPAS ANTI DERRAPANTES PARA MANUTENÇÃO Atendendo a solicitação da manutenção da AES Eletropaulo, 2chapas metálicas de superfície anti derrapante

foram instaladas nos perfis entre as mísulas das cruzetas que suportam os equipamentos da ETR. As chapas

permitem a permanência segura dos técnico em eventuais serviços de manutenção e reparo dos

equipamentos – figura 6. 7 ESCADAS As escadas são do tipo marinheiro, instaladas nas 2 colunas do poste, no sentido da linha aérea. A pedido da

manutenção da AES Eletropaulo foram instaladas a partir da altura de 6m em relação ao solo. Essa

solicitação visa dificultar o acesso de pessoas não autorizadas a ETR.

8 PROTEÇÃO ANTI VANDALISMO O número de atos de vandalismo praticados para o roubo do material condutor dos cabos isolados tem

crescido devido ao alto valor de mercado deste material. Os prejuízos da concessionária nesses casos podem

incluir sanções por paralisação na distribuição de energia, além é claro da reposição do material e reparos no

sistema. Visando inibir esse tipo de ocorrência a manutenção da AES Eletropaulo exigiu a instalação de uma

grade de proteção contra vandalismo. Fixada nos tobogãs inferiores, as grades protegem os cabos de ambos

circuitos até a altura de 6m.

9 SONDAGEM E FUNDAÇÃO Os serviços de sondagem geotécnica e execução das obras da fundação, que antecederam a montagem da

ETR, foram realizados com a Torre 1ACP ainda montada e os circuitos 3 e 4 da LTA Pirituba-Bandeirantes

energizada. Os profissionais envolvidos participaram do programa de Integração de Segurança sob

orientação do Técnico de Segurança do Trabalho da AES Eletropaulo, e tomaram conhecimento da política

de segurança da concessionária no que concerne às medidas preventivas e equipamentos obrigatórios de

segurança.

10 CONCLUSÃO Os constantes investimentos da AES Eletropaulo em novas tecnologias para transmissão e distribuição de

energia elétrica em grandes centros foram essenciais para o sucesso do empreendimento apresentado.

Pioneira nas transições e derivações para Linhas de Transmissão Mistas e Subterrâneas a concessionária

empreendeu grandes esforços para contornar os transtornos ocasionados pelas obras em uma região

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amplamente edificada. Dessa forma, junto aos seus parceiros a AES Eletropaulo viabilizou e concluiu o

empreendimento do RSE Paineiras em tempo recorde e com excelência nos serviços executados.

A complexidade presente no Projeto da ETR do RSE Paineiras é indiscutível.

Como ficou claro neste trabalho o projeto de uma estrutura de transição é sempre único e específico. Mesmo

com a utilização crescente das transições em Linhas de Transmissão Subterrâneas e Mistas, a padronização

de projetos nesse caso está longe de acontecer.

A premissa de um projeto de transição é garantir a perfeita conexão dos cabos isolados aos terminais, e neste

caso específico a menor interferência possível com a linha aérea.

Podemos dizer que se levados em consideração os baixos níveis de manutenção em cabos isolados,

garantimos ao sistema altos níveis de confiabilidade e exclência na operação através do correto

dimensionamento da ETR, e o minucioso detalhamento dos conjuntos de fixação de cabos e acessórios.

11 FIGURAS

11.1 FIGURA 1 – SILHUETA DA ETR

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11.2 FIGURA 2 – FOTO DA ETR

11.3 FIGURA 3 – BASE DOS EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS

11.4 FIGURA 4 – CONJUNTO METÁLICO DE FIXAÇÃO

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11.5 FIGURA 5 – TOBOGÃ

11.6 FIGURA 6 – CHAPA MANUTENÇÃO

11.7 FIGURA 7 – GRADE DE PROTEÇÃO CONTRA VANDALISMO

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11.8 FIGURA 8 – FAIXA DE SERVIDÃO