Formulário para Elaboração de. Projectos de Parques Eólicos. (Cálculo Eléctrico e de Fundações)

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1 Formulário para Elaboração de Projectos de Parques Eólicos (Cálculo Eléctrico e de Fundações) Elaborado por: António Pina apina@gamesaenerg.com

2 Índice 1. Dimensionamento rede MT Intensidade de corrente de serviço Intensidade de corrente de curto-circuito Quedas de tensão Queda de tensão em rede subterrânea MT Queda de tensão em transformadores Perdas de Potência Perdas de potência na rede subterrânea MT Perdas de potência em transformadores Cálculo de terras ubestação Cálculo de intensidade de corrente de curto-circuito Cálculo de impedâncias equivalentes Cálculo de intensidade de corrente de curto-circuito Critério de selecção da secção dos condutores Intensidade de corrente térmica esperada Intensidade de corrente térmica de curto-circuito de projecto Verificação da escolha de condutores elecção de Pára-Raios Critério de selecção Cálculo da malha de terra Cálculo da resistência da malha de terra da subestação Cálculo da resistência da malha de terra do parque eólico Intensidade de corrente de defeito Tensão de contacto e tensão de passo admissível Elevação do potencial da malha terra Comprovação térmica do condutor de terra Barramentos Acções nos tubos Tensões nos tubos (cálculo estático) Cálculo da flecha Tensões nos tubos (cálculo dinâmico) Baterias de Condensadores Reactiva necessária pelo parque Dimensionamento de baterias de condensadores Cálculo de estruturas e fundações Critérios de projecto Acção sísmica Cálculo de Forças Esforços horizontais Esforços verticais Cálculo de estruturas Momentos Tensões Cálculo de fundações Fiação ubmersão Deslizamento Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) /37

3 1. Dimensionamento rede MT 1.1. Intensidade de corrente de serviço Verificação do valor da corrente em conformidade com o cabo utilizado I má f c I ep loração I eploração - corrente serviço nominal I ma corrente máima admissível do cabo fc factor de correcção nº circuitos fc 1 1 0,8 3 0,75 4 0,7 Tabela 1.Factor de correcção RIUEE 1.. Intensidade de corrente de curto-circuito min I th k t min ecção mínima do cabo (mm ) I th Intensidade de corrente térmica de curto-circuito (A) t tempo de duração do curto-circuito (s) k factor dependente do material do condutor 1.3. Quedas de tensão A queda de tensão é calculada o parque eólico à potência nominal e obtidas considerando para cada circuito a epressão: V total Vtransf / AG + VMT + Vtransf / subest Cada circuito de AG s tem de obedecer à seguinte condição: V 7% Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 3/37

4 Queda de tensão em rede subterrânea MT a) Fórmulas de cálculo V n ramo + 3Il( R cosϕ Xsenϕ) n V ramo - Queda de tensão produzida no ramo n [V] I intensidade de corrente a circular no ramo [A] l comprimento do ramo [m] R resistência do condutor [Ω/km] X reactância do condutor [Ω/km] cos φ factor de potência NOTA: AG s funcionam a factores de potência próimos da unidade. As quedas de tensão acumuladas ao longo do sistema são dadas por: n V acumulada V ramo Em percentagem, a queda de tensão é dada por: V n ramo U valor de tensão no ponto inicial [V] n 1 n Vramo (%) 100 U A queda de tensão acumulada percentual total em todo o circuito é a soma de todas as quedas de tensão de todos os ramos. b) Determinação dos comprimentos n V acumulada (%) V ramo (%) O comprimento total de um cabo L é dado por: L L + vala L + L E / n 1 L vala comprimento da vala entre aerogeradores [m] L Incremento ao comprimento do cabo devido a ondulações do terreno e imperfeições de medida (5%) [m] L e/s comprimento do cabo dentro do aerogerador, desde a base até as celas de 30kV [m] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 4/37

5 1.3.. Queda de tensão em transformadores V transf implificando fica, onde, (%) C ( u cosϕ + u senϕ ) R X + ( u cosϕ u senϕ ) Vtransf (%) C R + I C (índice de carga) I ( u cosϕ u senϕ ) X X carga nominal 00 R P u (%) P R Cu nominal 100 u X u cc u R P Cu Perdas no cobre ou perdas em curto-circuito [W] u cc tensão de curto-circuito [V] Nota: À plena carga, C1 e cos φ Perdas de Potência A potência de perdas total de um parque eólico é dada por: P TOTAL m P transf / AG + n i 1 P i circuito + k P transf / subest Este valor tem de respeitar a seguinte condição: P 3% m nº de aerogeradores do parque n nº de circuito do parque k nº de transformadores de potência Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 5/37

6 Perdas de potência na rede subterrânea MT n Ii hi P var i 1 n Pmá Imá Ii hi i P var Potência de perdas considerando um regime de vento variável [W] P má Potência de perdas quando o parque eólico funciona à potência máima [W] P má Perdas circuitos 100 Potência do parque Perdas de potência em transformadores P (%) p P P carga transf P 100 Fe HT P h i i P Cu n i 1 n i 1 I I P h i i n i h i 100 P Fe Potência de perdas no ferro ou perdas em vazio do transformador [W] P Cu Potência de perdas no cobre ou em curto-circuito do transformador [W] 1.5. Cálculo de terras R nag g R AG g n AG Rg nag Rg - Resistência da malha de terra de um aerogerador [Ω] - Resistência da malha de terra de n aerogeradores [Ω] Rede de ligação entre vários aerogeradores R vala g ρ L ln πl d L Comprimento do condutor horizontal [m] ρ resistividade do terrreno [Ω.m] d diâmetro do condutor [m] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 6/37

7 A resistência total da rede de Média Tensão: R MT g R R vala g vala g + R R nag g nag g Comprovação térmica do condutor terra A secção mínima do condutor de terra obtém-se da seguinte forma: p I t α θ p ecção do condutor [mm ] I corrente de defeito à terra [A] α constante [A.mm.s 1/ ] t tempo de duração de defeito [s] θ variação de temperatura [00ºC] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 7/37

8 . ubestação.1. Cálculo de intensidade de corrente de curto-circuito.1.1. Cálculo de impedâncias equivalentes a) Noções básicas Impedância de base: Z b U b b Mudança de variável: Z Z U b, new b, old,, b new b old b, old Ub, new b) Modelização de uma rede I cc cc b Z rede j 3 U nom cc Z rede cc b I cc U nom Impedância da rede [p.u.] Potência de curto-circuito da rede [MVA] Potência de base escolhida [MVA] Intensidade de corrente de curto-circuito da rede [ka] Tensão nominal [KV] c) Modelização de uma linha Z linha, p. u. l ( Zlinha, Ω / Km) 1 Z b Z linha,p.u. Z linha,ω/km Z b l Impedância da linha [p.u.] Impedância da linha [Ω/km] Impedância de base [Ω] Comprimento da linha [km] d) Modelização de um transformador Z transf jx cc b transf X cc Z transf transf b Reactância de fugas do transformador [p.u.] Impedância do transformador [p.u.] Potência nominal do transformador [MVA] Potência de base [MVA] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 8/37

9 e) Modelização de um aerogerador X X U U '' '' AG AG d, p. u. d, Ω d, p. u. d, Ω X X '' X d X d AG Reactância subtransitória Reactância íncrona Potência do aerogerador [MVA] Mudança de variável (se AG b ): X '' d, p. u. X '' d, p. u. b AG X d, p. u. X d, p. u. b AG f) Modelização do conjunto transformador/aerogerador '' '' G Ztransf Zd Z G Ztransf + Zd Z Cálculo de intensidade de corrente de curto-circuito '' Impedância subtransitória de n conjuntos de transformadores/aerogeradores (para I k, inicial) Z '' ng '' ZG n Impedância síncrona de n conjuntos de transformadores/aerogeradores (para I k, permanente) Z ng Z n G Proceder a esquematização do circuito e obter o valor da impedância equivalente. '' Z eq impedância equivalente subtransitória [p.u.] Z eq impedância equivalente síncrona [p.u.] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 9/37

10 Para determinada zona, o cálculo efectua-se da seguinte forma: Corrente inicial simétrica: '' Z b '' eq I '' '' 3 U nom Corrente estacionária simétrica Z b eq I 3 U nom.. Critério de selecção da secção dos condutores < < esperado projectado escolhido esperado refere-se ao valor de secção mínima calculado em c). projectado refere-se ao valor de secção mínima calculado neste ponto. A escolha agora terá de satisfazer a condição e demais imposições regulamentares...1. Intensidade de corrente térmica esperada X i χ χ 1,0 + 0,98e p '' Ik 3R χ factor adimensional que depende da impedância do ponto da rede onde está ligado o parque eólico. T k tempo de actuação das protecções. Através do gráfico 1 (VDE 010) é possível retirar o valor de χ sabendo R/X. O valor usual para redes de AT é R/X 0,07 (mais desfavorável), para o qual se obtém χ 1,8. Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 10/37

11 Gráfico 1. Factor χ (VDE 010) Cálculo de m: Com o valor de χ e T k, pelo gráfico retira-se o valor de m. Gráfico.m factor numérico de corrente contínua (IEC 865) Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 11/37

12 Cálculo de n: Com a relação I ' k I ' e o valor de T k, através do gráfico 3 obtém-se n. k Gráfico 3. n factor numérico de corrente alternada (IEC 865) Ith I '' k m + n I th Intensidade de corrente térmica de curto-circuito '' I k Intensidade de corrente inicial simétrica de curto-circuito I k Intensidade de corrente estacionária simétrica de curto-circuito m factor numérica tendo em conta a componente contínua n factor numérico tendo em conta a componente alternada... Intensidade de corrente térmica de curto-circuito de projecto erve a seguinte fórmula para comprovar que a secção mínima calculada em cima encontra-se correctamente dimensionada dentro dos parâmetros máimos de corrente admissível da aparelhagem projectada. I th min k θ f + β ln θ + β t i kr Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 1/37

13 I th Intensidade de corrente térmica de curto-circuito [A] (1) min secção do condutor [mm ] t kr tempo de duração do curto-circuito [s] θ i temperatura inicial do condutor [80ºC] θ f temperatura final do condutor [00ºC] β Inverso do coeficiente de temperatura da resistência a 0ºC do material [ºC] k constante do material [A mm - s 1/ ] Constante de materiais (k) Material β [ºC] k [A mm- s1/] Cobre 34 6 Alumínio Aço 0 78 (1) valor referente ao máimo de intensidade de corrente admissível pela aparelhagem seleccionada..3. Verificação da escolha de condutores Intensidades de correntes nominais: Intensidades de correntes de curto-circuito: I < I E MAX E th D th N I < I < I Cond. th E I MAX - Intensidade máima de eploração esperada [A] I N - Intensidade nominal do condutor [A] E Ith - Intensidade térmica equivalente de curto-circuito de eploração esperada [A] D I th - Intensidade térmica equivalente de curto-circuito projectada [A] Cond. Ith - Intensidade térmica equivalente de curto-circuito do condutor escolhido [A] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 13/37

14 .3. elecção de Pára-Raios.3.1. Critério de selecção U pl Nível de protecção do pára-raios [kv] BIL basic insulation level [kv] (1) U pl < BIL U m U c 3 U m valor máimo de tensão permanente da aparelhagem da subestação [kv] U c valor máimo de tensão que mantém continuidade de serviço [kv] U m U r 1,45 3 U r valor de tensão ao qual é iniciada a descarga [kv] 1,U a BIL U a valor de tensão residual, diferente em magnitude e forma de onda [kv] Habitualmente usa-se uma descarga característica de 10kA com uma frente de 1µs..4. Cálculo da malha de terra.4.1. Cálculo da resistência da malha de terra da subestação 1 ρ + L A 1 h 0 + A ( 0,5m < h <, m) R ub g 5 ub Rg - Resistência da malha de terra da subestação [Ω] ρ resistividade do terreno [Ω.m] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 14/37

15 L comprimento do conductor enterrado [m] h profundidade do conductor enterrado [m] A área coberta pela malha [m ] NOTA: ub R g 0Ω (art.º 58 RPT).4.. Cálculo da resistência da malha de terra do parque eólico R PE R R ub g ub g R + R MT g MT g.4.3. Intensidade de corrente de defeito A intensidade de corrente de defeito monofásica é dada por: I F 3I 0 3Z f 3 U + Z + Z 1 + Z 0 Z f impedância de defeito ( Z Z + Z + R ) [Ω] Z c resistência de contacto [Ω] Z N impedância de neutro [Ω] R g impedâncias de retorno [Ω] Z 1 impedância directa [Ω] Z impedância inversa [Ω] Z 0 impedância homopolar [Ω] f c N g.4.4. Tensão de contacto e tensão de passo admissível C s ρ 0, ρs h + 0,09 s Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 15/37

16 E ( 1+ 1,5 C ) E ( 1+ 6 C ) touch50 s ρs 0,116 t s step50 s ρs 0,116 t s t s tempo máimo de actuação das protecções [s] ρ Resistividade do terreno [Ω.m] ρ s resistividade da camada superficial de cascalho [Ω.m] h s espessura da camada superficial Nota: o sub-índice 50, significa que são valores para uma pessoa com menos de 50kg Elevação do potencial da malha terra A elevação é de: Intensidade de corrente esperada: I R < U F PE step50 Intensidade de corrente projectada: I R < U th PE step Comprovação térmica do condutor de terra Aplicar as duas correntes (esperada e projectada) e retirar valor da secção e confirmar com a secção do cabo utilizado. Ith k θ f + β ln θ + β t i kr I th Intensidade de corrente térmica de curto-circuito [A] secção do condutor [mm ] t kr tempo de duração do curto-circuito [s] θ i temperatura inicial do condutor [0ºC] θ f temperatura final do condutor [00ºC] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 16/37

17 β Inverso do coeficiente de temperatura da resistência a 0ºC do material [ºC] k constante do material.5. Barramentos.5.1. Acções nos tubos a) Acções do próprio peso p h π ( R + 0,01) R ) 3 900kg / m m R- raio do tubo [m] Força unitária por peso próprio f p + p + PP PT ca p h p PT Peso próprio unitário (tubos) [kg/m] p ca Peso do cabo interior [kg/m] b) Acções do vento A força do vento é dada por: f V α c q s [N/m] α coeficiente de redução c coeficiente de forma q pressão dinâmica do vento [Pa] s área da superfície atingida pelo vento [m ] c) Acções por curto-circuito Valor de pico da força que actua sobre o condutor em caso de um curto-circuito trifásico: Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 17/37

18 µ 0 3 F m3 ip3 π L a m F m3 força devida a i p3 [N] i p3 valor de pico da corrente de curto-circuito trifásico [A] L comprimento dos tubos [m] a m distância entre fases [m] f m3 Fm L 3 f m3 valor devido à força, por unidade de comprimento [N/m].5.. Tensões nos tubos (cálculo estático) m3 + fv fpp Valor da força total: ( ) f f + T Momento flector máimo: M má f T L 8 Tensão máima: M σ má má W W momento resistente (dados do barramento) Coeficientes de segurança: 1.Limite de fleão do material C R p 0 1 σ má R p0 - limite fleão mínimo do material (dados do barramento).carga de rotura do material α R carga de rotura do material C α R σ má Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 18/37

19 .5.3. Cálculo da flecha O valor da flecha máima é dada por: f 4 fpp L 185 E J f - força unitária por peso próprio [N/m] PP L comprimento dos tubos [m] E módulo de Young [N/mm ] J momento de inercia [cm 4 ] Nota: A flecha não pode ser superior a L/300, ou seja, L f < Tensões nos tubos (cálculo dinâmico) A tensão máima é dada por: Fm 3 L σ má Vσ Vr β [N/m ] 8 W V σ razão entre tensões dinâmicas e estáticas V r razão entre tensões com reengate e sem reengate β factor que depende do tipo de suporte Cálculo da frequência natural do condutor E J f c γ L m' γ coeficiente que depende do tipo de suporte m massa do condutor por unidade de comprimento (p PT ) Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 19/37

20 para f 0 50Hz: Cálculo de V σ : Com a relação f c e sabendo χ, através do gráfico 4, tira-se o valor de V σ. f 0 Gráfico 4.Cálculo de V σ Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 0/37

21 Cálculo de V r : abendo a relação f c, através do gráfico 5, encontra-se V r. f 0 Gráfico 5. Cálculo de V r Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 1/37

22 Cálculo de β: Através do gráfico abaio determina-se β Gráfico 6.Cálculo de β É necessário verificar a condição σ má q R p0 R p0 Valor limite de fleão mínimo do material (Dados do barramento) q factor do IEC (1 s / D) q 1,7 1 (1 s / D) 3 4 espessura das paredes do tubo [mm] D diâmetro eterior [mm] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) /37

23 .6. Baterias de Condensadores.6.1. Reactiva necessária pelo parque Potência reactiva consumida pelos transformadores dos AG s Ensaio em vazio: P fe e I 0 são valores fornecidos pelo fabricante referentes ao ensaio em vazio. P G U fe bt Y I U bt 0 3 G Conductância [Ω -1 ] Y Admitância [Ω -1 ] P fe Perdas no ferro [W] U bt Tensão [V] B Y G B uspectância [] Q 0 B U bt Q0, tot n Q0 n número de aerogeradores Q 0 Potência reactiva de um transformador [KVAr] Q 0,tot Potência reactiva de todos os transformadores dos AG s [KVAr] Ensaio em curto-circuito: P cu e ε cc são valores fornecidos pelo fabricante referentes ao ensaio em curto-circuito. I N N cu R 3 U 3 I N N P Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 3/37

24 N Potência nominal [VA] I N Itensidade de corrente nominal [A] U N Tensão nominal [V] R Resistência [Ω] P cu Perdas no cobre [W] ε (%) cc U cc U N 100 U cc Tensão de curto-circuito [V] ε cc Tensão de curto-circuito [%] Z U cc 3 I N X Z R Z impedância [Ω] X reactância [Ω] Em regime variável, a potência reactiva dos transformadores é dada por: Q transf / n ( Q0 + 3 X I AG ),em que a intensidade de corrente é dada por: I P 3 U cosϕ I intensidade de corrente de um AG [A] Potência reactiva do transformador de potência Os cálculos necessários são iguais aos efectuados para os transformadores dos aerogeradores. Designando-se por : Q transf / subest Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 4/37

25 Potência reactiva consumida pela rede MT X L ωl Q3 3 X I L L inductância do cabo [H] X L reactância do cabo [Ω] Q 3 Potência reactiva do troço [VAr] Q ind Q3 Q ind Potência reactiva indutiva total da rede MT [VAr] Potência reactiva fornecida pela rede MT 1 X C ω C Q cap V X C C Capacitância dos cabos utilizados na rede [F] X c Reactância capacitiva [Ω] V tensão da rede de MT [V] Q cap potência reactiva fornecida pela rede [VAr] Reactiva dos aerogeradores O factor de potência dos aerogeradores fica entre os seguintes limites: f cos ϕ 0,98( cap) Q P tgϕ (fornece energia reactiva) AG AG a cos ϕ 0,95( ind) Q P tgϕ (absorve energia reactiva) AG AG Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 5/37

26 Balanço energético do parque eólico Potência reactiva fornecida Q + Q + Q + Q f PE Qtransf / AG + Qtransf / subest ind cap f AG Potência reactiva absorvida Q + Q + Q + Q a PE Qtransf / AG + Qtransf / subest ind cap a AG.6.. Dimensionamento de baterias de condensadores Um parque eólico tem que fornecer à rede uma potência reactiva de acordo com a condição: Q 40%P má P má Potência máima produzida pelo parque [W] Q Potência reactiva produzida pelo parque [VAr] Considerando cosϕ 0,98( cap) : Q Q + f bat Q PE Q bat Potência reactiva da bateria de condensadores [VAr] Q Potência reactiva produzida pelo parque [VAr] f Q PE - Potência reactiva fornecida [VAr] Nota: o sinal da epressão é positivo uma vez que o valor de rede, logo fornece). f Q PE é negativo (injecta na Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 6/37

27 .7. Cálculo de estruturas e fundações.7.1. Critérios de projecto As diferentes acções mecânicas serão calculadas separadamente para cada elemento da aparelhagem e depois serão combinadas. Os casos de combinação são chamados LC. LC Load Combination a) Combinações fundamentais LC1 acções de base: sobrecargas (peso combinado com vento, sobrecargas de origem estática e força de manobra temporal) LC - acções de base: vento (peso combinado com vento e sobrecargas) LC3 acções de base: sismo (peso combinado com sismo e sobrecargas) b) Combinações acidentais LC4 peso combinado com as forças acidentais e sobrecargas.7.. Acção sísmica Os efeitos de acção sísmica podem ser calculados das seguintes formas: a) Método de análise dinâmico b) Processos simplificados de análise estático Força no plano horizontal: F, sis 0, α P p Força no plano horizontal: F z sis 1 0, α P 3 p α Coeficiente de sismicidade P P Peso permanente total (cabo + aparelhagem + suporte) Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 7/37

28 .7.3. Cálculo de Forças Esforços horizontais a) Esforços longitudinais (-) Força do vento sobre o aparelho aplicado no seu ponto médio: F va N / m L D (1kg / 9,81N ) [kg] Força do vento sobre o suporte aplicado no seu ponto médio: 1 1,85 750N / m h H (1kg / 9,81N ) [kg] F vs Força devido a esforços sísmicos aplicado ao centro de gravidade do conjuntos aparelhagem + suporte: F sis 0, P [kg] p P p Peso permanente (soma dos pesos do condutor, equipamento e suporte) Força devido a esforços que possam ocorrer durante a montagem, carga estática aplicado ao ponto mais crítico da estrutura: F 100 [kg] mon Força devido a esforços durante a operação de manobra (apenas o suporte do interruptor): F 00 [kg] ope A força eercida pelo vento é dada por: F V α c q s [N] α coeficiente de redução ( 0,6 para condutores, 1 para apoios e aparelhagem) c coeficiente de forma (1 para condutores, 1,85 para perfis transversais, 1,55 para perfis longitudinais) Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 8/37

29 q pressão dinâmica do vento (750 Pa) s superfície da área batida pelo vento (m ) b) Esforços transversais (-) Força devido a acções electrodinâmicas (apenas para suportes de aparelhos ligados com condutores rígidos): ( 1,8 Icc ) l F 3 10 [kg] a Força devido ao vento sobre os condutores que ligam ao aparelho aplicado na sua parte superior: 1 cc F vc 0, N / m l ( d + 0,0) (1kg / 9,81N ) [kg] Força devido ao vento sobre o aparelho, aplicado no seu ponto médio: N / m L D (1kg / 9,81N ) [kg] F va Força devido ao vento sobre o suporte, aplicado no seu ponto médio: F vs 1 1,55 750N / m h H (1kg / 9,81N) [kg] Força devido a esforços sísmicos aplicado ao centro de gravidade do conjuntos aparelhagem + suporte: F sis, 0 P [kg] p Força devido a esforços que possam ocorrer durante a montagem, carga estática aplicado ao ponto mais crítico da estrutura: F 100 [kg] mon Força devido a esforços durante a operação de manobra (apenas o suporte do interruptor): F 00 [kg] ope l longitude do vão [m] a distância entre fases [m] d diâmetro eterior do condutor [m] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 9/37

30 D diâmetro máimo do aparelho [m] L altura do aparelho [m] H altura do suporte [m] h - altura do suporte eposto ao vento [m] I cc intensidade de corrente de curto-circuito trifásica [ka] c) Resultante O esforço máimo horizontal é o maior dos esforços transversais e longitudinais, ou seja, F h má[ Ftot, F tot ] 1) Combinação de base: vento F h ( 1,5 F + 1,5 F + 1,5 0,7F + 1,5 0,7F ), ( ) va vs mon ope má 1,5 0,7Fcc + 1,5 Fvc + 1,5 Fva + 1,5 Fvs + 1,5 0,7Fmon + 1,5 0,7Fope ) Combinação de base: sismo F h ( 1,5 F + 0,4F + 0,4F ), ( ) sis mon ope má 0,4Fcc + 1,5 Fsis + 0,4Fmon + 0,4Fope Esforços verticais a) Combinação de base: vento Força vertical máima: F 1,5 P + 1,5 P + 1,5 P + 1,5 P + 1,5 0,7F + 1,5 0, 7F z tot c h a s z mon z ope b) Combinação de base: sismo Força vertical máima: F P + P + P + P + 1,5F + 0,4F + 0, 4F z tot c h a s z sis z mon z ope Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 30/37

31 P c Peso do condutor do vão considerado [kg] P h (1) Peso do gelo sobre o condutor [kg] P a Peso do aparelho [kg] P s Peso do suporte [kg] z F sis - Esforço vertical devido ao sismo [kg] z F mon - Esforço vertical devido à montagem [100kg] z F ope - Esforço vertical devido a manobras de operação [800kg] [ d ] l (1) ( d + 0,01) P h 900 π Cálculo de estruturas Momentos i. momentos longitudinais O momento total longitudinal é dado por: Combinação de base: vento M 1,5 M + 1,5 0,7M + 1,5 0, 7M [kg.m] tot viento mon ope Combinação de base: sismo M 1,5M + 0,4M + 0, 4M [kg.m] tot sis mon ope Com, M F ( L / + H ) + F ( H / ) [kg.m] viento va vs M F H [kg.m] sis sis cdg M M F ( L H ) [kg.m] mon mon + F ( L / H ) [kg.m] ope ope + Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 31/37

32 endo, H cdg Altura do centro de gravidade [m] H cdg ( Pc + Ph ) ( L + H ) + Pa ( L / + H ) + Ps ( H / ) P + P + P + P c h a s ii. momentos transversais O momento total transversal é dado por: Combinação de base: vento M 1,5 0,7M + 1,5 M + 1,5 0,7M + 1,5 0, 7M [kg.m] tot cc viento mon ope Combinação de base: sismo M 0,4M + 1,5M + 0,4M + 0, 4M [kg.m] tot cc sis mon ope Com, M M F ( L H ) [kg.m] cc cc + F ( L + H ) + F ( L / + H ) + F ( H / ) [kg.m] vento vc va vs M F H [kg.m] sis sis cdg M M F ( L H ) [kg.m] mon mon + F H [kg.m] ope ope entido longitudinal (-) s altura do perfil ou distância entre perfis (estruturas compostas) [m] I momento de inércia longitudinal [cm 4 ] W módulo resistente longitudinal [cm 3 ] área total do perfil [cm ] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 3/37

33 i raio longitudinal [cm] i I entido transversal (-) altura do perfil ou distância entre perfis (estruturas compostas) [m] I momento de inércia transversal [cm 4 ] W módulo resistente transversal [cm 3 ] área total do perfil [cm ] I raio transversal [cm] i I Tensões As tensões suportadas serão as seguintes: Tensão longitudinal: tot σ 100 M [kg/cm ] W Tensão transversal: tot σ 100 M [kg/cm ] W Tensão de fleão: F z tot σ p ω [kg/cm ] ω coeficiente de fleão (obtido através da tabela, sabendo o valor de λ) Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 33/37

34 λ λ Com: Tabela. Coeficiente de fleão H λ 100 i mín sendo, i mín, o menor valor entre i e i. O coeficiente de segurança tem de respeitar a seguinte restrição: 600 C.. 1,5 σ + má( σ, σ ) P Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 34/37

35 .7.5. Cálculo de fundações Fiação Para assegurar que a sapata não cede devido às acções eercidas sobre a estrutura, a seguinte restrição deve ser verificada: M M e f >1,5 M e momento estabilizador originado pelo peso total sobre a fundação aplicado no etremo da mesma [kg.m] B M e P B M e P M f momento flector máimo. Valor máimo dos momentos longitudinais e transversais que actuam na sapata [kg.m] M f M tot + Ftot Bz M f M tot + Ftot Bz B,B,B z longitude, altura e profundidade da sapata [m] P Peso total do condutor do vão considerado, aparelho, estrutura de suporte e a sapata [m] P P + P + P + P c a s z P z Peso da sapata [m] ubmersão Para analise da submersão a que está submetida a sapata usa-se um factor e, chamada ecentricidade que relaciona o momento flector com a força vertical eercida na sapata. e F M z tot f + P z Para momentos longitudinais M f, podemos ter: a) B e, distribuição trapezoidal de tensões cujo valor máimo é: 6 σ má σ h P B B e B Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 35/37

36 b) 6 B e >, distribuição triangular de tensões cujo valor máimo é: ) ( 3 4 h má e B B P σ σ Para a sapata não se afundar a seguinte condição deve ser verificada: t h σ σ < σ t tensão máima admissível do terreno [kg/cm ] Para momentos transversais, podemos ter: M f a) 6 B e, distribuição trapezoidal de tensões cujo valor máimo é: + h má B e B B P 6 1 σ σ b) 6 B e >, distribuição triangular de tensões cujo valor máimo é: ) ( 3 4 h má e B B P σ σ Para a sapata não se afundar a seguinte condição deve ser verificada: t h σ σ < σ t tensão máima admissível do terreno [kg/cm ] Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 36/37

37 Deslizamento Para a sapata não deslizar deve cumprir-se a seguinte epressão: µ P >1,5 F h µ tangente do ângulo interno do terreno [º] F h (1) Força horizontal máima aplicada na sapata [kg] (1) Maior valor entre e. F tot F tot Formulário para projectos de parques eólicos (Cálculo eléctrico e de fundações) 37/37