UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO DA UNIVERSALIZAÇÃO DAS

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1 I UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO DA UNIVERSALIZAÇÃO DAS TELECOMUNICAÇÕES EM COMUNIDADES ISOLADAS DA AMAZÔNIA ALEX RAMOS COSTA DM 02 / 2008 UFPA / CT / PPGEE Campus Universitário do Guamá Belém-Pará-Brasil 2008

2 II UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA ALEX RAMOS COSTA METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO DA UNIVERSALIZAÇÃO DAS TELECOMUNICAÇÕES EM COMUNIDADES ISOLADAS DA AMAZÔNIA DM 02 / 2008 UFPA / CT / PPGEE Campus Universitário do Guamá Belém-Pará-Brasil 2008

3 III UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA ALEX RAMOS COSTA METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO DA UNIVERSALIZAÇÃO DAS TELECOMUNICAÇÕES EM COMUNIDADES ISOLADAS DA AMAZÔNIA Dissertação de Mestrado aprovada pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFPA para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Elétrica na Área de Telecomunicações. UFPA / CT / PPGEE Campus Universitário do Guamá Belém-Pará-Brasil 2008

4 IV C837m Costa, Alex Ramos Metodologia para aplicação da universalização das telecomunicações em comunidades isoladas da Amazônia / Alex Ramos Costa; orientador, Petrônio Vieira Júnior Dissertação (Mestrado) Universidade Federal do Pará, Centro Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Belém, Tecnológico, 1. Sistemas de Telecomunicação. I. Título. CDD 22. ed

5 V UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO DA UNIVERSALIZAÇÃO DAS TELECOMUNICAÇÕES EM COMUNIDADES ISOLADAS DA AMAZÔNIA AUTOR: ALEX RAMOS COSTA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO SUBMETIDA À AVALIAÇÃO DA BANCA EXAMINADORA APROVADA PELO COLEGIADO DO PROGRAMA DE PÓS- GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ E JULGADA ADEQUADA PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM ENGENHARIA ELÉTRICA NA ÁREA DE TELECOMUNICAÇÕES. APROVADA EM 12/03/2007. BANCA EXAMINADORA: Prof. Dr. Petrônio Vieira Júnior (ORIENTADOR UFPA) Prof. Dr. Tadeu da Mata Medeiros Branco (MEMBRO UFPA) Prof. Dr. Brigda Ramati Pereira da Rocha (MEMBRO UFPA) Prof. Dr. Isa Maria Oliveira da Silva (MEMBRO UFPA/CG) Prof. Dr. Gervásio Protásio dos Santos Cavalcante (MEMBRO UFPA) VISTO: Prof. Dr. Evaldo Gonçalves Pelaes (COORDENADOR DO PPGEE/CT/UFPA) UFPA / CT / PPGEE

6 VI AGRADECIMENTOS Primeiro ao nosso grande criador Deus que é Pai, Filho e Espírito Santos e que torna tudo capaz em nossas vidas. Aos meus pais, Henrique e Maria, por tudo que fizeram para constituição de meu caráter e personalidade, a perseverança que tiveram em me proporcionar uma formação educacional adequada para tornar-me um homem de sucesso. À minha esposa Débora, por me apoiar e incentivar nos momentos de dificuldades, Aos meus familiares por apoiarem direta ou indiretamente à minha formação acadêmica e profissional ao longo destes anos. Ao orientador Professor Doutor Petrônio por me auxiliar incessantemente durante o período de elaboração desta dissertação, a compreender as dificuldades encontradas durante toda a jornada de trabalho e depositar confiança e perseverança para chegarmos aos objetivos do programa. À professora Valquíria que me auxiliou e orientou nas etapas finais da dissertação. trabalho. Aos professores doutores que aceitaram ao convite de participação da banca examinadora deste As empresas SIPAM, Atech e Manaus Energia, que me apoiaram no sentido de liberar parte do expediente de trabalho para assistir os módulos disciplinares e executar as atividades de pesquisa. À todos os colegas e amigos, aos companheiros desta turma de mestrado, em especial ao Gilson Siqueira, que direta ou indiretamente contribuíram para a finalização desta dissertação.

7 VII NOMENCLATURAS E SIMBOLOGIAS Unidades Utilizadas SIGLA no texto A m Área Total do Módulo FV [m 2 ] C Consumo Efetivo de Carga [kwh] C b Capacidade Energética Útil da Bateria [KWh] AC Corrente Alternada AM Modulação em Amplitude Aneel Agencia Nacional de Energia Elétrica Anatel Agencia Nacional de Telecomunicações CEAM Centrais Elétricas do Amazonas CA Corrente Alternada CC Corrente Contínua CC Corrente Contínua CDMA Code Division Multiplex Access - Multiplexador de Acesso a divisão de Código D n Dia Juliano [dias] DSC Controlador Digital de Sinais ETSI European Telecommunications Standards Institute Instituto de padrões de Telecomunicações Europeu. fc Fator de Carga [%] G Irradiação Média [kwh/m 2 ] HF - High Frequency Altas Frequencias IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IP Internet Protocol Protocolo de Internet LGT Lei Geral de Telecomunicações Lan Local Área Network Rede de Área Local MHz Mega Hertz [MHz] m/s Unidade de Velocidade [m/s] MPP Máximo Ponto de Potência P Potência Elétrica do Equipamento [W] PV Fotovoltaico PGMU Plano Geral de Metas de Universalização PGO Plano Geral de Outorgas

8 VIII PED s Personal Earth stations Estações terrestre pessoal Proinfa - Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica QDCA Quadro Distribuidor de Corrente Alternada SSB Largura de Banda Única STFC Serviço Telefônico Fixo Comutado SIG Sistema de Informação Geográfica SIPAM Sistema de Proteção da Amazônia SMGS Serviço Móvel Global por Satélite T Temperatura Ambiente [ o C] TUP s Telefone de Uso Público US$ - Unidade Monetária dos Estados Unidos UHF Ultra High Frequence Freqüências Ultra Altas V Tensão Elétrica [V] VHF Very High Frequence Frequencias Muito Altas Vsat s Very small Aperture Terminals Terminais de Abertura muito pequenos. www World Wide Web

9 IX SUMÁRIO Nomenclaturas e Simbologia...vii Lista de Figuras...xi Lista de Tabelas...xii Resumo...xiii Abstract...xiv INTRODUÇÃO UNIVERSALIZAÇÃO DAS TELECOMUNICAÇÕES E DA ENERGIA ELÉTRICA NO ESTADO DO AMAZONAS Introdução Conceitos Básicos O Sistema de Informação Geográfica Aplicado na Universalização dos Serviços de Telecomunicações e Energia Elétrica Regulamentação da Universalização dos Serviços de Telecomunicações Metas Estabelecidas pelo Regulamento da Universalização de Telecomunicações Regulamentação da Universalização dos Serviços de Energia Elétrica Metas Estabelecidas pelo Regulamento da Universalização de Energia Elétrica Localidades com menos de 300 habitantes do Estado do Amazonas Comentários Finais METODOLOGIA PARA HIERARQUIZAÇÃO DAS LOCALIDADES MAIS SENSÍVEIS Introdução Importância da Metodologia Metodologia para Hierarquização das Localidades mais Sensíveis Definição das Variáveis que Caracterizam a Região Coleta dos Dados Análise dos Dados A Representação Gráfica de cada Variável em cartogramas...22 a) Municípios pertencentes ao Estado do Amazonas...22 b) Divisão municipal do Estado do Amazonas...23 c) As comunidades, vilas, aldeias e povoados presentes no Estado do Amazonas...23 d) Áreas com números abaixo de 300 habitantes...23 e) Rodovias divididas em pavimentadas, não pavimentadas e em pavimentação...27 f) A bacia hidrográfica contendo os rios primários e secundários da região Sobreposição das variáveis em camadas no ArcView Conclusão de Resultados de forma Integrada com todas as Variáveis Hierarquização das Áreas e Localidades mais Sensíveis Seleção da Localidade mais Sensível Comentários Finais SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES E DE GERAÇÃO DE ENERGIA Introdução Sistemas de Telecomunicações aplicáveis em Áreas Isoladas no Estado do Amazonas...42

10 X Sistema Globalstar Sistemas VSAT s Sistemas HF Infra- estrutura Civil e de Energia Elétrica Sistema de Energia Elétrica aplicáveis em Áreas Isoladas no Estado do Amazonas Tipos de Sistemas para Geração de Energia Energia de Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCH s Energia Térmica Energia Eólica Energia Solar Elétrica ou Fotovoltaica PV Sistema Fotovoltaico Instalado em Áreas Isoladas Sistema de Energia Elétrica Alimentado a partir de Células Fotovoltaicas Funcionamento do Sistema de Energia Elétrica Composto por Células Fotovoltaicas Descrição do Sistema de Energia Elétrica Composto por Células Fotovoltaicas Circuitos de Supervisão e Controle Conversores Boost Banco de Baterias Buscador do Ponto de Máxima Potência MPP Conversor Bidirecional Gerador Diesel Quadro Distribuidor de Corrente Alternada (QDCA) Fonte de Tensão AC Local Controlador de Carga Módulos Fotovoltaicos Instalação do Sistema de Energia Elétrica composto por Células Fotovoltaicas Manutenção do Sistema de Energia Elétrica composto por Células Fotovoltaicas Considerações Finais Custos da Universalização Dificuldades de Instalação de Energia Elétrica Alternativa em áreas Isoladas Custos de instalação de Sistemas de Energia Fotovoltaico Custo de Operação e Manutenção de Sistemas Fotovoltaico Custos de Sistemas de Telecomunicações Considerações Finais...80 CONCLUSÕES...81 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...83 ANEXOS...86 ANEXO 1 - TELEFONES INSTALADOS PELAS CONCESSIONÁRIAS NOS MUNICÍPIOS DO ESTADO DO AMAZONAS...86 ANEXO 2 - MUNICÍPIOS ABRANGIDOS PELA CONCESSIONÁRIA CEAM NO ESTADO DO AMAZONAS...91 ANEXO 3 - MODELOS DE BATERIA...94 ANEXO 4 - DESCRIÇÃO DE MODELOS DE BATERIAS E SUA CAPACIDADE NOMINAL...96.

11 XI LISTA DE FIGURAS Capítulo 2 Figura 2.1 Metodologia para Hierarquização de Localidades Sensíveis Figura 2.2 Divisão Municipal do Estado do Amazonas Figura 2.3 Representação espacial das comunidades, vilas, aldeias e povoados Figura 2.4 Áreas com população abaixo de 300 habitantes Figura 2.5 Rodovias pavimentadas, não pavimentadas e em pavimentação. Figura 2.6 Bacia Hidrográfica do Estado do Amazonas Figura 2.7 Cartograma contendo todas as variáveis dispostas em camadas Figura 2.8 Área 01 que representa o lado esquerdo superior do Estado do Amazonas. Figura Área 02 que representa o lado esquerdo inferior do Estado do Amazonas Figura Área 03 que representa o lado direito superior do Estado do Amazonas Figura Área que representa o lado direito inferior do Estado do Amazonas Figura Área definida como a mais sensível aos grupos de variáveis Figura 2.13 Localidades mais críticas Capítulo 3 Figura Sistema Globalstar Figura Gateway do Sistema Globalstar Figura Interligação com a Rede Pública Figura Cobertura Nacional Figura Sistema Irradiante de um Terminal VSAT Figura Aplicação Vsat Figura 3.7 Sistema de Telecomunicação Operando em HF Figura 3.8 Antena Dipolo em estrutura tubular Figura 3.9 Rádio Utilizado em HF Figura 3.10 Conector SO-239 Figura 3.11 Conector ACC de 13 pinos Figura 3.12 Gerador Diesel Figura 3.13 Vista de campo com equipamentos modernos para aproveitamento da energia dos ventos (eólica). Figura 3.14 Painel solar fotovoltaico que usa energia da luz solar para alimentar telefone celular público em local isolado Figura 3.15 Sistema de Energia Elétrica Alimentado por Células Fotovoltaicas Figura 3.16 Atuação como Regulador de Tensão Figura 3.17 Estrutura de ligação para obtenção da MPP Figura 3.18 Controlador Digital de Sinais Figura 3.19 Exemplo de painel solar com 10 módulos

12 XII LISTA DE TABELAS Capítulo 1 Tabela 1.1 Número de municípios onde será implantada a universalização Tabela 1.2 Mesoregiões definidas pelo IBGE Capítulo 2 Tabela Divisão das variáveis em grupos Tabela 2.2 Cálculo para mensurar a área mais sensível Tabela Características Geográficas das localidades eleitas dentro da área 2 Capítulo 3 Tabela Tipos de Materiais utilizados para fabricação de Baterias Capítulo 4 Tabela 4.1 Preço médio de um conjunto de equipamentos de energia fotovoltaica. Tabela 4.2 Preço médio de um conjunto de equipamentos de um sistema de telecomunicações operando em Alta freqüência HF.

13 XIII RESUMO Esta dissertação tem como objetivo a apresentação de uma metodologia a ser aplicada na universalização dos setores de energia elétrica e de telecomunicações na Região Amazônica, utilizando ferramentas de geoprocessamento pertencente ao Sistema de Informação Geográfica. São descritos os aspectos técnicos e regulamentares da universalização destes setores, assim como, uma estrutura sugerida para auxiliar a diminuição do isolamento social e tecnológico de localidades consideradas mais críticas e sensíveis a estes fatores. A integração entre as áreas de geoprocessamento de imagens, telecomunicações e de energia elétrica, também são questões abordadas durante o texto, estabelecendo assim a produção de conhecimento direcionado à universalização. PALAVRAS-CHAVES: Universalização de telecomunicações, Áreas Isoladas, Geoprocessamento, Universalização Energia Elétrica.

14 XIV ABSTRACT This dissertation presents a methodology to be applied in the universality of the sectors of electric energy and telecommunications in the Amazon region, using tools of geoprocessing pertaining to the Geographic Information System. There are described aspects technician and regulation of the universality of these sectors, as well as, a structure suggested to assist the reduction of the social and technological isolation of more critical and sensible localities considered to these factors. The integration between the areas of geoprocessing of images, telecommunications and electric energy, they re also mentioned during the text, thus establishing the production of knowledge directed to the universality. KEYWORDS: Telecomunication Universality, Localities Isolation, Geoprocessing, Electric Energy Universality.

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16 1 INTRODUÇÃO Os novos modelos de Energia e de Telecomunicações implantados no Brasil após a criação das Agências Reguladoras ANEEL e ANATEL, deu ao país um novo rumo de acesso à cidadania por todos os brasileiros. A universalização dos setores de energia e telecomunicações deu direito a toda pessoa ou instituição, independentemente de sua localização e condição sócioeconômica, à utilização destes serviços. A universalização está mudando as características sociais e tecnológicas de áreas que a pouco tempo não dispunha de nenhum recurso para geração de sua própria energia elétrica e também encontrava-se isolada por falta de comunicação de voz com outras localidades. Programas do Governo Federal como o Luz Para Todos e PROINFA - Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica estão apresentando resultados práticos e de incentivo ao desenvolvimento de pesquisas que auxiliem ao alcance das metas de universalização no País. Reflexo destas novas pesquisas é o uso de novos sistemas integrados de informações que auxiliam o planejamento e instalação de tecnologias em localidades mais necessitadas. Exemplo destes sistemas é o uso de informações gráficas georeferênciadas dentre mapas, cartogramas, dados vetoriais e outros. A aplicação de informações geográficas em energia e telecomunicações torna a gestão dos recursos empregados mais eficientes e auxiliam no planejamento para execução da universalização, principalmente quando a análise envolve grandes áreas de extensão territorial. Esta dissertação propõe e descreve a integração destes sistemas citando os aspectos técnicos e regulamentares da universalização dos setores de energia e telecomunicação, apresenta uma metodologia utilizando os sistemas de informações geográficas com dados oficiais do Governo Federal, assim como, sugeri soluções tecnológicas para auxiliar a diminuição do isolamento social e tecnológico de localidades consideradas mais críticas e

17 2 sensíveis a estes fatores. A área de aplicação deste trabalho é o Estado do Amazonas, compreendendo seus municípios, podendo estender também à aplicação em outras áreas da região amazônica. No capítulo 1 é apresentado um estudo das regulamentações que fundamentam a implantação, fiscalização e as metas de universalização nos setores de telecomunicação e de energia elétrica. São apresentados os conceitos principais das leis, até 2005, que regulam a aplicação da universalização em localidades isoladas com mais de 300 habitantes. O capítulo 2 desenvolve uma metodologia utilizando sistemas de informação geográfica para hierarquização e seleção das localidades mais sensíveis ao isolamento nos setores de energia elétrica e de telecomunicações, onde serão aplicadas soluções nestes setores para mitigar a carência de infra-estrutura básica na região. O capítulo 3 sugere alguns sistemas de Telecomunicações e de Energia Elétrica alternativa que seja estável e fornecido de forma ininterrupta, permitindo a aplicação da universalização em localidades selecionadas como sensíveis à situação de isolamento social e tecnológico. São apresentadas tecnologias alternativas para geração de energia, assim como, exemplos de sistemas de telecomunicações que podem ser utilizados como meio de acesso a comunicação. A abordagem dos aspectos econômicos é citada no capítulo 4, onde são descritas algumas recomendações para a análise da viabilidade financeira da instalação, operação e manutenção. Custos de implantação de um sistema de energia e de telecomunicação são sugeridos baseados em valores praticados no mercado por empresas do setor. Finalizando, são apresentadas as considerações finais a respeito da dissertação e do tema abordado, assim como, a formação e produção de conhecimento para realização de

18 3 futuros trabalhos integrando o uso de informações geográficas, aplicada na universalização de telecomunicações e energia elétrica.

19 4 CAPÍTULO 1 1 UNIVERSALIZAÇÃO DAS TELECOMUNICAÇÕES E DA ENERGIA ELÉTRICA NO Introdução ESTADO DO AMAZONAS A Amazônia possui características peculiares que somente estão presentes nesta região e que dificultam a integração da população e comunidades que nela vivem. A extensão da área, a densidade da floresta, a inexistência de infra-estrutura viária, o clima e outros fatores, fazem com que se instale o isolamento social e tecnológico nos indivíduos que residem em determinadas localidades da região. Assim tem-se um problema típico e inexistente no resto do território brasileiro: O isolamento físico, econômico e tecnológico. Em decorrência disto, faz-se necessário o estudo destas características para a implantação de, principalmente, um sistema alternativo de fornecimento de energia elétrica suficiente para manter funcionando, posteriormente, serviços de telecomunicações. Tais fontes de energia devem possuir confiabilidade, estabilidade e serem fornecidas de forma ininterrupta. 1.2 Conceitos Básicos Antes de iniciar a explanação da legislação vigente até 2005, faz-se necessário o esclarecimento de alguns conceitos técnicos mencionados durante todo o texto. TUP s São Terminais de Uso Público chamados popularmente de orelhão. São instalados em locais públicos e de fácil acesso aos seus usuários; Universalização É a aplicação do direito a que todos os cidadãos brasileiros possuem para a utilização das telecomunicações e energia elétrica independente da sua localização geográfica ou condição social [1]; Localidades - Toda a parcela circunscrita do território nacional que possua um aglomerado permanente de habitantes, caracterizada por um conjunto de

20 5 edificações permanentes e adjacentes, formando uma área continuamente construída com arruamentos reconhecíveis ou disposta ao longo de uma via de comunicação, tais como Capital Federal, Capital Estadual, Cidade, Vila, Aglomerado Rural e Aldeia [1]. Comunidades Isoladas Assistidas São comunidades localizadas em áreas que possuem um sistema de energia elétrica implantado, por exemplo, motores a diesel, usinas térmicas e outras formas de geração de eletricidade; Comunidades Isoladas não assistidas São comunidades localizadas em áreas em que não há o fornecimento de energia elétrica; Pontos Sensíveis São as áreas ou localidades mais críticas em função de uma determinada variável ou um conjunto de variáveis integradas; SIG Abreviação de Sistema de Informação Geográfica é composto por estrutura de computadores, programas e banco de dados geográficos que permitem a captura, gerenciamento, análise e apresentação espacial de informações geográficas de forma referenciada; ArcView 3.2 Programa integrado ao SIG que permite ao usuário analisar, mapear, gerenciar, compartilhar e publicar informações geográficas de acordo os dados obtidos; Cartograma Mapa geográfico no qual são representados graficamente dados de várias variáveis por meio de sombreado, intensidade variada de cor, ou por cores diferentes, por curvas, pontos ou polígonos; Dados e/ou informações Georeferênciados São informações apresentadas de forma gráfica em determinado programa do SIG que torna a interpretação, gerenciamento e análise de dados mais transparente ao usuário. Os dados são dispostos em escala e em coordenadas geografias (latitude e longitude); PGMU - Plano Geral de Metas de Universalização são indicadores numéricos que

21 6 apresentam os índices que devem ser cumpridos pelas concessionárias de telecomunicações e de energia elétrica durante determinado período; Mapa de Sensibilidade São cartogramas elaborados em um programa de informação geográfica; neste trabalho é utilizado o programa ArcView, que apresenta de forma espacial e georeferênciada informações gráficas das localidades mais sensíveis às variáveis analisadas em sua hierarquização de sensibilidade; STFC [1] Serviço Telefônico Fixo Comutado é o serviço de telecomunicações que, por meio da transmissão de voz e de outros sinais, destina-se à comunicação entre pontos fixos determinados através do processo de telefonia; PGO O Plano Geral de Outorgas, de acordo com o decreto n o 2534 de 1998, são metas estabelecidas pela Agência Nacional de Telecomunicações Anatel para que as prestadoras dos serviços de telefonia fixo comutado instalem Tup s nas localidades conforme números de habitantes e os prazos estipulados; ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações é o órgão regulador do Governo Federal responsável pela regulamentação, outorga e fiscalização dos serviços de telecomunicações e de radiodifusão no Brasil; ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica é o órgão regulador do Governo Federal responsável pela regulamentação, concessão e fiscalização das empresas geradoras, transmissoras e distribuidoras de energia elétrica no Brasil; SIPAM Sistema de Proteção da Amazônia é o órgão do Governo Federal que visa integrar informações e gerar conhecimentos atualizados para a articulação, o planejamento e a coordenação de ações globais de governo na Amazônia Legal Brasileira, visando à proteção, a inclusão social e o desenvolvimento sustentável da região; IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística é o órgão do Governo

22 7 Federal responsável pela elaboração e coleta dos indicadores realizados periodicamente no território brasileiro. Empresas Concessionárias conforme artigo 83 da LGT [12] são empresas de telecomunicações onde a delegação de sua prestação é mediante contrato, por prazo determinado, no regime público, sujeitando-se a concessionária aos riscos empresariais, remunerando-se pela cobrança de tarifas dos usuários e de outras receitas alternativas e respondendo diretamente pelas suas obrigações e pelos prejuízos que causar; Empresas Permissionárias conforme artigo 118 da LGT [12] são empresas cuja permissão dos serviços é prevista para a prestação em regime público em face de situação excepcional comprometedora do funcionamento do serviço, quando impossível ou inconveniente à intervenção na concessão da empresa operadora atual; O Sistema de Informação Geográfica Aplicado na Universalização dos Serviços de Telecomunicações e Energia Elétrica. Empresas concessionárias e permissionárias dos serviços de telecomunicações e de energia elétrica podem fazer uso dos recursos de imagem de satélites, atualizadas freqüentemente para planejamento, implantação e acompanhamentos das suas metas perante a sociedade e às agências reguladoras destes serviços. O SIG compreende todos os recursos e ferramentas, sejam eles equipamentos, programas destinados à análise e elaboração de dados, tabelas, dados censitários, imagens de satélites, mosaicos, enfim, toda informação pertinente e necessária para pesquisas em áreas que necessitem do uso de um sistema de informação geográfica. A utilização dos dados e resultados obtidos pela integração destes sistemas, podem ser

23 8 relevantes para a composição de informações que dêem subsídios ao cumprimento das metas de universalização. 1.4 Regulamentação da Universalização dos Serviços de Telecomunicações Com a criação da agência reguladora dos serviços de Telecomunicações e de Radiodifusão, ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações, por meio da Lei Geral de Telecomunicações - LGT de 16 de julho de 1997, foram publicados diversos decretos, portaria e leis que regulamentam a universalização dos serviços de Telecomunicações no país. Conforme legislação em vigor no ano de 2005, as concessionárias prestadoras dos serviços de telecomunicações devem atender as localidades com no mínimo 300 (trezentos) habitantes. Este direito esta garantido no Plano Geral de Outorgas PGO do serviço de telecomunicações prestado no regime público, aprovado pelo Decreto 2.534, de 2 de abril de 1998, bem como a utilização desse serviço de telecomunicações em serviços essenciais de interesse público, nos termos do art. 79 da Lei 9.472, de 16 de julho de 1997, e mediante o pagamento de tarifas estabelecidas na regulamentação específica [1]. Segundo decreto 4.769/2003, artigo primeiro, defini-se a universalização das telecomunicações, como o direito de acesso de toda pessoa ou instituição, independentemente de sua localização e condição sócio - econômica, ao Serviço Telefônico Fixo Comutado STFC conhecido com telefones públicos, prestado no regime público. A universalização é fator importante para o desenvolvimento e crescimento social e econômico de uma região [1]. Estas regulamentações contemplam a obrigatoriedade da existência dos serviços telefônicos fixo comutado em municípios e localidades por meio de metas, prazos e o cumprimento para o atendimento destes serviços pelas concessionárias prestadoras do STFC [10].

24 Metas Estabelecidas pelo Regulamento da Universalização de Telecomunicações De acordo com o anexo do decreto de 2003 as metas que deverão estar cumpridas a partir de primeiro de janeiro de 2006 são [1]: Nos acessos individuais Ter implantado o STFC, com acessos individuais das classes residenciais e não residenciais, em todas as localidades com mais de trezentos habitantes; Atender às solicitações de acesso individual das classes residenciais e não residenciais, nas localidades com STFC, no prazo máximo de sete dias; Em localidades com STFC com acessos individuais, as concessionárias devem dar prioridade às solicitações de acesso individual dos estabelecimentos de ensino regular, das instituições de saúde, estabelecimentos de segurança pública, bibliotecas e museus públicos, órgãos do Poder Judiciário, órgãos do Ministério Público e órgãos de defesa do consumidor; Tornar possível a utilização gratuita do STFC para comunicação com serviços públicos de emergência, existentes para a localidade; Tornar disponíveis acessos individuais para estabelecimentos de ensino regular, instituições de saúde, estabelecimentos de segurança pública, bibliotecas e museus públicos, órgãos do Poder Judiciário, órgãos do Ministério Público, objetivando permitir-lhes a comunicação por meio de voz ou da transmissão de outros sinais e a conexão a provedores de acesso a serviços de internet, mediante utilização do próprio STFC ou deste como suporte a acesso a outros serviços. Estas solicitações devem ser atendidas no prazo máximo de sete dias, após sua solicitação pela entidade; Devem assegurar condições de acesso ao serviço para portadores de necessidades especiais sejam de locomoção, visuais, auditivas e da fala, que disponham da

25 10 aparelhagem adequada à sua utilização, observando as seguintes disposições: I - tornar disponível centro de atendimento para intermediação da comunicação; II - atender às solicitações de acesso individual, no prazo máximo de sete dias. Nos acessos Coletivos Nas localidades com STFC com acessos individuais, as concessionárias deverão ter ativado TUP s em quantidades que assegurem que a densidade de TUP s, por setor definido no PGO, seja igual ou superior a 6,0 TUP s/1000 habitantes. A ativação dos TUP s deve ocorrer de forma que, em toda a localidade, inclusive nas áreas de urbanização precária, exista a distribuição territorial de maneira uniforme, pelo menos três TUP s por grupo de mil habitantes; Devem assegurar a disponibilidade de acesso a TUP s, na distância máxima de trezentos metros, de qualquer ponto dentro dos limites da localidade, observado o disposto na regulamentação; Do total de TUP s em serviço, em cada localidade, no mínimo cinqüenta por cento devem estar instalados em locais acessíveis ao público, vinte e quatro horas por dia, com capacidade de originar e receber chamadas locais e de longa distância nacional, sendo que, pelo menos, metade destes deve, adicionalmente, ter capacidade de originar e receber chamadas de longa distância internacional; Os TUP s devem permitir identificação visual pelo usuário da capacidade de originar e receber chamadas locais, de longa distância nacional e internacional; Os TUP s devem dispor de informações relativas a códigos de serviços públicos de emergência e de utilidade pública, nos termos da regulamentação; Devem, nas localidades onde o serviço estiver disponível, ativar TUP s nos

26 11 estabelecimentos de ensino regular, instituições de saúde, estabelecimentos de segurança pública, bibliotecas e museus públicos, órgãos do Poder Judiciário, órgãos do Ministério Público e órgãos de defesa do consumidor, observados os critérios estabelecidos na regulamentação. O prazo máximo para instalação é de sete dias; A partir de primeiro de janeiro de 2006, as concessionárias do STFC na modalidade local devem assegurar que, nas localidades onde o serviço estiver disponível, pelo menos dois por cento dos TUP s sejam adaptados para cada tipo de portador de necessidades especiais, seja visual, auditiva, da fala e de locomoção, mediante solicitação dos interessados, observados os critérios estabelecidos na regulamentação, inclusive quanto à sua localização e destinação. Os portadores de necessidades especiais poderão, diretamente, ou por meio de quem os representem, solicitar adaptação dos TUP s, de acordo com as suas necessidades, cujo atendimento deve ser efetivado, a contar do registro da solicitação, no prazo máximo de sete dias; Todas as localidades com mais de cem habitantes, ainda não atendidas pelo STFC, devem dispor de pelo menos um TUP instalado em local acessível vinte e quatro horas por dia, com capacidade de originar e receber chamadas de longa distância nacional e internacional; De acordo com as legislações apresentadas acima e registros no site oficial da agência reguladora dos serviços de telecomunicações Anatel, [1], verificou-se que grande parte das localidades presentes na Amazônia, que possuem população acima de 300 habitantes, já está sendo atendida pelos serviços de telecomunicações, seja por meio de acesso público ou por acessos individuais. É apresentado no anexo 1, o quadro da distribuição de telefones públicos e de acesso individuais em relação à quantidade de população presente em cada localidade no Estado do Amazonas.

27 Regulamentação da Universalização dos Serviços de Energia Elétrica Para o cumprimento da Universalização das telecomunicações é necessário o uso da energia elétrica. Da mesma forma a energia elétrica tem a sua universalização regulamentada para estabelecer e manter o fornecimento de energia com qualidade e estabilidade confiável para o uso em vários serviços como, por exemplo, de telecomunicações. Em um planejamento estratégico é importante analisar as regulamentações em conjunto, dos serviços de telecomunicações e energia elétrica, para que as diretrizes e metodologia criadas sejam conjuntas e convergentes aos objetivos do plano. Entende-se por universalização dos serviços de energia elétrica, segundo a resolução 223, de 29 de abril de 2003 da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL, o atendimento a todos os pedidos de nova ligação para fornecimento de energia elétrica a unidades consumidoras com carga instalada menor ou igual a 50 kw, em tensão inferior a 2,3 kv, ainda que necessária à extensão de rede de tensão inferior ou igual a 138 kv, sem ônus para o solicitante, observados os prazos fixados nas condições gerais de fornecimento de energia elétrica [13]. As localidades presentes no Amazonas possuem difícil acesso, dificultando a estrutura logística para o transporte de materiais, equipamentos e para o tráfego de dados. As unidades consumidoras em potencial, localizadas nas áreas rurais dos municípios, são dispersas, algumas formando pequenas comunidades com grupos que variam de 5 a 30 famílias, em média, fazendo-se necessário a implantação de novos sistemas isolados, em virtude da distância, da hidrologia e da vegetação. Nestas comunidades geralmente são compostas por índios ou ribeirinhos presentes ao longo de calhas de rios e igarapés.

28 13 A concessionária detentora dos direitos no estado do Amazonas de gerar, distribuir e comercializar energia elétrica da região norte é a CEAM Centrais Elétricas do Amazonas, onde cerca de 75% das unidades consumidoras residenciais atendidas pela concessionária são consideradas de baixa renda, isto é, famílias com renda mensal inferior a um salário mínimo. Cabe registrar que significativa parcela desses clientes é constituída de famílias que ainda praticam o escambo como forma de comercialização. Mais 97% da economia do estado concentra-se em Manaus. Portanto, o grau de pobreza do estado do Amazonas, excluindo Manaus, a grande dispersão da população e os condicionantes físicos naturais da região, são os principais desafios ao programa de universalização de energia elétrica. A área de concessão da CEAM são os 61 municípios do estado do Amazonas e o município de Manaus, ocupando uma área de Km 2 [14]. Segundo relatório apresentado pela empresa, atua em 92 localidades, sendo quatro das supridas pela Manaus Energia S/A; uma suprida pela Companhia de Eletricidade do Acre; uma suprida parcialmente por sistema fotovoltaico de propriedade da CEAM, e as demais atendidas por meio de grupos geradores a diesel, pertencentes à CEAM. Alguns municípios do estado do Amazonas que possuem áreas indígenas estão relacionados no programa de universalização de energia elétrica, com a instalação de sistemas fotovoltaicos em unidades consumidoras isoladas e pequenas comunidades Metas Estabelecidas pelo Regulamento da Universalização de Energia Elétrica A universalização definida pela resolução 223, de 29 de abril de 2003, cita no artigo 6 o que a concessionária deverá submeter à ANEEL o Plano de Universalização de Energia Elétrica, a ser implementado no período de 1 o de janeiro de 2004 até 31 de dezembro do ano estabelecido para o alcance da universalização [13]. O respectivo Plano de Universalização,

29 14 contendo os Programas Anuais deverá ser encaminhado à ANEEL, para aprovação, de acordo com os seguintes prazos: I Para o ano de 2004: até 31 de agosto de 2003; II Para os anos de 2005 a 2008: até 15 de setembro de 2004; e III Para o restante do período: até 31 de março de Conforme o senso de 2000 estão sendo atendidas as localidade e municípios conforme os planos de metas definidos pela ANEEL e executados pela concessionária de energia elétrica presente no Amazonas, a CEAM [13]. Os municípios abrangidos pela concessionária CEAM no Estado do Amazonas estão descritos na tabela do anexo 2, que apresenta todos os municípios atendidos e o ano definido para cumprimento das obrigações, dentro da área de concessão da CEAM no Amazonas. Segundo a resolução 223 de 2003, o processo de universalização na área de concessão da CEAM será encerrado em 2015, sendo que os primeiros municípios alcançarão a universalização somente em 2008, conforme tabela 1.1. Tabela 1.1 Número de municípios onde será implantada a Universalização [14] ANO MUNICÍPIOS TOTAL 61

30 Localidades com menos de 300 habitantes do Estado do Amazonas O Estado do Amazonas pela sua extensão em área e características pecuniárias como relevo, vegetação e meios de acesso, torna-se um universo muito complexo para aplicação e estabelecimento da universalização. Para a aplicação efetiva da regulamentação, torna-se necessária a aplicação de uma metodologia estratégica visando à escolha de comunidades localizadas em áreas de maior isolamento e consideradas como mais sensíveis. Conforme verificado na tabela 1.2, para a ANEEL os domicílios não atendidos na área de concessão da CEAM e são agrupados segundo as mesoregiões do IBGE [13]: Tabela 1.2 Mesoregiões do Estado do Amazonas definidas pelo IBGE [14] Mesoregião IBGE Domicílios não atendidos Urbano Rural Total Centro Amazonense Norte Amazonense Sudoeste Amazonense Sul Amazonense Total Verificou-se que os 62 municípios presentes no Estado do Amazônas estão sendo atendidos pelos planos de universalização da ANATEL, mais segundo os planos de metas da ANEEL, as concessionárias de energia elétrica tem até o ano de 2015 para cumprir a legislação de universalização. O que se propõe para análise são as localidades presentes nestes municípios com menos de 300 habitantes (pontos sensíveis), onde as metas de universalização, até 2005, dos setores de telecomunicações e de energia ainda não estão previstas. Estas áreas ainda estão em condições de isolamentos e devem ser atendidas com o passar dos anos e a implementação de novos projetos para atendimentos da metas por parte das concessionárias.

31 Comentários Finais Neste capítulo foram abordados os conceitos de Universalização dos Sistemas de Telecomunicações e de Energia Elétrica a serem estabelecidos na Região Amazônica, especificamente no Estado do Amazonas e descritas as principais metas de universalização estabelecidas pelos órgãos reguladores brasileiros destes dois setores. Foram apresentados os resultados dos municípios onde já estão implantados os acessos à telefonia fixa e de alguma forma de produção de energia elétrica. O próximo capítulo visa criar uma metodologia para a análise espacial de determinadas variáveis, com o objetivo de hierarquizar as localidades consideradas como pontos sensíveis (abaixo de 300 habitantes) e que necessitam do atendimento prioritário ao cumprimento das metas estipuladas pela regulamentação.

32 17 CAPÍTULO 2 2 METODOLOGIA PARA HIERARQUIZAÇÃO DAS LOCALIDADES MAIS SENSÍVEIS 2.1 Introdução Neste capítulo será desenvolvida uma metodologia para hierarquização e seleção das localidades mais sensíveis ao isolamento nos setores de energia elétrica e de telecomunicações, onde será aplicada a universalização nestes setores para mitigar a carência de infra-estrutura básica na região. Esta metodologia utiliza técnicas de geoprocessamento de imagens de satélites e dados georeferênciados obtidos de fontes oficiais de pesquisa. 2.2 Importância da Metodologia As características peculiares e sua extensa área geográfica tornam essencialmente viáveis a aplicação da metodologia para a hierarquização das localidades sensíveis no Estado do Amazonas, sendo assim, é imprescindível a utilização de um método sistêmico para elaboração de políticas públicas e de forma estratégica. Será apresentada uma metodologia de planejamento estratégico com o uso do Sistema de Informação Geográfica SIG, visando atender a universalização destes sistemas no estado. Esta metodologia conta com o estudo espacial de áreas isoladas que possuem menos de 300 (trezentos) habitantes e que necessitem da implantação de um sistema de telecomunicações adequado e energia elétrica de qualidade e sem interrupção, mitigando, assim, o isolamento social e tecnológico presente nestas áreas.

33 18 O uso integrado dos SIG em conjunto com a implantação de sistemas de telecomunicações e de energia elétrica, aperfeiçoa e estabelece confiabilidade aos resultados obtidos das áreas mais críticas e que necessitam de imediata intervenção por meio de programas do governo federal e/ou de políticas públicas adequadas. 2.3 Metodologia para Hierarquização das Localidades mais Sensíveis Para a elaboração de um cartograma com os pontos contendo as localidades mais sensíveis e que não estão inseridos nos programas de universalização, torna-se necessário elaborar uma estrutura metodológica onde serão aplicadas as variáveis coletadas e efetuar as devidas análises para a hierarquização destas localidades. As etapas da metodologia sugerida são ilustradas na Figura 2.1. Figura 2.1 Metodologia para Hierarquização de Localidades Sensíveis

34 Definição das Variáveis que Caracterizam a Região Antes de iniciar a aplicação da metodologia deve-se definir as variáveis que fazem parte da região a ser analisada. Estas variáveis são consideradas em função da localização geográfica da área e as conclusões que necessitam ser obtidas com o método. No caso do Estado do Amazonas, onde o objetivo é definir uma localidade que tenha um isolamento tecnológico, espacial e que não esteja sendo contemplada pela universalização, foram assim escolhidas 06 (seis) variáveis que irão compor dados relevantes para a hierarquização dos pontos sensíveis. As variáveis consideradas foram priorizadas, de acordo com sua importância na elaboração do mapa de sensibilidade. Desta forma, foram definidos três grupos de variáveis, tabela 2.1, sendo atribuído a cada item do grupo valores de 1 a 5, sendo o 5 de maior peso de importância. Os grupos de variáveis são [15]: Grupo I - Municípios: 1. Municípios pertencentes ao Estado do Amazonas Nesta variável estar relacionada todos os municípios do estado, conforme catalogados pelo IBGE e pertencentes ao território brasileiro. O uso desta variável facilita o reconhecimento de todas as localidades contempladas pela universalização. 2. Divisão Municipal do Estado do Amazonas Variável que representa a divisão geográfica de todos os municípios do estado, sendo possível a interpretação espacial do universo analisado; Grupo II Concentração Populacional: 3. As comunidades, vilas, aldeias e povoados presentes ao Estado do Amazonas - É a variável que representa a posição georeferênciada, de todas as localidades cadastradas pelo IBGE no Estado do Amazonas. Nesta representação encontra-se inseridas as aldeias indígenas,

35 20 comunidades, povoados e outras concentrações de pessoas que ali vivem; 4. Áreas com números abaixo de 300 habitantes - Esta variável representa as localidades que possuem um quantitativo menor ou igual a 300 habitantes. Este registro é fonte do último senso de 2000, catalogado na Amazônia. Expressa graficamente as áreas em que a legislação de telecomunicações não contempla (até 2005) isto é, abaixo de 300 habitantes; Grupo III - Infra-estrutura: 5. Rodovias divididas em pavimentadas, não pavimentadas e em pavimentação Variável que classifica as rodovias em pavimentadas, não pavimentadas e em pavimentação. Trata das condições de pavimentação de todas as rodovias pertencentes ao Estado do Amazonas e que dão acesso às diversas localidades que serão atendidas pela universalização. Nesta variável pode-se analisar a condição de isolamento decorrente a infra-estrutura que as localidades apresentam; 6. A bacia hidrográfica contendo os rios primários e secundários da região Assim como as rodovias, esta variável apresenta as condições de acesso, por meio fluvial, de todos os rios pertencentes ao Estado do Amazonas e que dão acesso às diversas localidades que serão atendidas pela universalização. Tabela Divisão das variáveis em grupos Grupos I (Municípios) II (Concentração Populacional) III (Infra-estrutura) Variável Municípios Divisão Municipal Localidades Quantidades de Habitantes Rodovias Hidrografia

36 21 Depois de catalogado, georeferênciado e mensurado, estas variáveis irão compor um mapa de sensibilidade contendo uma ou mais áreas isoladas com menos de 300 habitantes como sendo mais sensível aos problemas de isolamento social e tecnológico. Sendo assim, será proposto um sistema de telecomunicação e de energia elétrica alternativa para esta região Coleta dos Dados Para a aplicação da metodologia para a análise espacial de algumas variáveis, necessita-se da obtenção de dados de fontes confiáveis. Estes dados são considerados relevantes para a análise das localidades consideradas isoladas na Amazônia. É viável a obtenção de dados e informações de fontes como os órgãos do Governo Federal: SIPAM Sistema de Proteção da Amazônia, ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações e IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Nestas instituições foram coletados os dados pertinentes as variáveis necessárias para a análise de forma espacial e conjunta, visando dar subsídios à escolha de áreas críticas ao isolamento de serviços de energia elétrica e telecomunicação. O SIPAM utiliza em seu banco de dados informações fornecidas pelo IBGE atualizados semestralmente ou quando requisitados. Estes dados são recebidos na forma de tabelas ou espacializados em cartogramas, tornando possível utilizá-los como dados gráficos para um planejamento estratégico com uso de ferramentas e programas pertencente ao SIG - Sistemas de Informações Geográficas Análise dos Dados Como ferramenta operacional de análise dos dados coletados visando a obtenção de resultados gráficos, foi utilizado o programa ArcView 3.2. Este programa permite a elaboração de mapas e cartogramas utilizando dados próprios ou coletados pelo usuário.

37 22 Para a elaboração de um mapa de sensibilidade com as áreas mais sensíveis, isto é, contendo as maiores incidências das variáveis, faz-se necessária a análise integrada e por camadas destes dados, pois de forma isolada têm-se somente a apresentação de resultados e conclusões parciais dos mesmos. Com a composição em camadas é possível, através do uso de programas do SIG, neste caso o ArcView, a análise independente e conjunta de dados de uma determinada região e seu entorno. Para isto é necessário ter disponível um gama de dados apresentados de forma gráfica ou em tabelas para utilização destes programas. 2.7 A Representação Gráfica de cada Variável em cartogramas Com a obtenção dos dados geográficos nas diversas fontes de informação, a próxima etapa é apresentá-los graficamente em cartogramas de forma georeferênciada, visando facilitar as análises das variáveis de forma conjunta. a) Municípios pertencentes ao Estado do Amazonas Estão classificados e espacializados geograficamente todos os municípios pertencentes ao Estado do Amazonas, totalizando 62 municípios que são [16]: Alvarães, Amaturá, Anamã, Anori, Apuí, Atalaia do Norte, Autazes, Barcelos, Barreirinha, Benjamin Constant, Beruri, Boa Vista do Ramos, Boca do Acre, Borba, Caapiranga, Canutama, Carauari, Careiro, Careiro da Várzea, Coari, Codajás, Eirunepé, Envira, Fonte Boa, Guajará, Humaitá, Ipixuna, Iranduba, Itacoatiara, Itamarati, Itapiranga, Japurá, Juruá, Jutaí, Lábrea, Manacapuru, Manaquiri, Manicoré, Maraã, Maués, Nhamundá, Nova Olinda do Norte, Novo Airão, Novo Aripuanã, Parintins, Pauini, Presidente Figueiredo, Rio Preto da Eva, Santa Isabel do Rio Negro, Santo Antônio do Içá, São Gabriel da

38 23 Cachoeira, São Paulo de Olivença, São Sebastião do Uatumã, Silves, Tabatinga, Tapauá, Tefé, Tocantins, Uarini, Urucará, Urucurituba. b) Divisão municipal do Estado do Amazonas Na figura 2.2, estão presentes os dados de divisão municipal do Estado do Amazonas com os respectivos nomes dos municípios e suas sedes, estes dados estão apresentado de forma georeferênciada neste cartograma. c) As comunidades, vilas, aldeias e povoados presentes no Estado do Amazonas. A Figura 2.3 ilustra graficamente o posicionamento geográfico das localidades catalogadas pelo IBGE. Estas localidades, representadas pelos pontos vermelhos, compreendem sedes municipais, comunidades, aldeias indígenas e outros aglomerados de habitantes localizados no Estado do Amazonas. d) Áreas com números abaixo de 300 habitantes Conforme registro do último censo de 2000, classificado por microregião na Amazônia, a Figura 2.4 ilustra a espacialização das áreas com concentração populacional igual ou abaixo de 300 habitantes, no qual a regulamentação de universalização não contempla os serviços de Telecomunicações e de Energia Elétrica.

39 Figura 2.2 Divisão Municipal do Estado do Amazonas 24

40 Figura 2.3 Representação espacial das comunidades, vilas, aldeias e povoados. 25

41 Figura 2.4 Áreas com população abaixo de 300 habitantes 26

42 27 e) Rodovias divididas em pavimentadas, não pavimentadas e em pavimentação. Na figura 2.5 estão ilustrados os dados do tipo de pavimentação que exibem de forma gráfica as condições da infra-estrutura de integração entre os municípios do Estado do Amazonas. Figura 2.5 Rodovias pavimentadas, não pavimentadas e em pavimentação.

43 28 f) A bacia hidrográfica contendo os rios primários e secundários da região Nestes dados estão presentes as informações georeferênciada das bacias hidrográficas contendo os rios primários e secundários pertencentes ao Estado do Amazonas. A figura 2.6 ilustra os meios de acesso fluviais que possam integrar as diversas localidades do Estado do Amazonas. Figura 2.6 Bacia Hidrográfica do Estado do Amazonas

44 Sobreposição das variáveis em camadas no ArcView A análise destas variáveis de forma isolada não fornece informações suficientes para tomadas de decisões em um planejamento e implantação de estrutura de telecomunicações e energia elétrica. Necessita-se sobrepor e compor estes dados de forma espacial, inserindo em camadas que expressem uma hierarquia em peso de importância para a elaboração do mapa de sensibilidade. A junção destes dados de forma integrada e em áreas comuns, viabiliza a análise não somente das variáveis de forma isolada, mais integra todos os pontos sensíveis que estão no entorno das comunidades abaixo de 300 habitantes. Assim, é possível concluir sobre os meios de acesso e infra-estrutura de transportes rodoviário e fluvial, o quantitativo de comunidades presentes em determinada região, a posição geográfica em relação aos grandes centros e a quantidades de pessoas presentes em determinadas regiões. 2.9 Conclusão de Resultados de forma Integrada com todas as Variáveis Com o objetivo de escolher uma ou mais localidades que estejam isoladas espacialmente de acordo com estas variáveis, deve-se integrar, conforme a sensibilidade de cada variável, todas as camadas presente no cartograma para a análise e resposta da seguinte pergunta: Qual (is) localidade (s) considerada (s) mais sensível (is) ao isolamento espacial, tecnológico e social conforme as variáveis classificadas? Para a solução desta pergunta deve-se efetuar a análise dos dados presentes nos grupos I, II e III da Tabela 2.1, atribuindo valores de importância e para elaboração do mapa de sensibilidade contendo todas as variáveis escolhidas e agrupadas em camadas, conforme ilustrado na Figura 2.7.

45 Figura 2.7 Cartograma contendo todas as variáveis dispostas em camadas 30

46 Hierarquização das Áreas e Localidades mais Sensíveis A análise do mapa de sensibilidade da Figura 2.7 com todas as variáveis presentes em camadas, possibilita que esta sobreposição dos dados torne referência para elaboração de conclusões de forma integrada. Isto viabiliza a escolha de áreas mais sensíveis às variáveis presentes nos grupos I, II e III. Para iniciar a hierarquização, o Estado do Amazonas pela sua grande extensão, foi dividido em 4 áreas menores, visando permitir uma análise mais apurada dos dados espaciais. As áreas são apresentadas nas figuras 2.8, 2.9, 2.10 e Fazendo a análise no universo de dados presente nas quatro áreas, será definida a que mais possui localidades sensíveis quanto à ausência e implantação de estrutura de telecomunicações e de energia elétrica. Para isto, deve-se mensurar com valores de 1 a 5, sendo 5 o de maior peso de importância, isto é, a área mais crítica quanto à variáveis analisadas dos grupos I, II e III. Executando a soma aritmética entre os valores inseridos, pode-se determinar a área de maior sensibilidade, isto é, aquela que no somatório dos pesos de importância tiver resultado de maior valor. Esta área resultante será considerada a mais sensível, pois nela encontram-se as localidades mais deficientes de recursos descritos nos grupos citados. Com a ponderação dos valores em cada área versus o grupo de variáveis, tem-se uma solução sistêmica para tomadas de decisões e escolha de áreas críticas utilizando as ferramentas do SIG nos setores de telecomunicações e de energia elétrica. Desta forma, a escolha de pontos mais sensíveis em uma região deixará de ser decidida ao acaso.

47 32 Área 01 Figura 2.8 Área 01 que representa o lado esquerdo superior do Estado do Amazonas.

48 33 Área 02 Figura Área 02 que representa o lado esquerdo inferior do Estado do Amazonas

49 34 Área 03 Figura Área 03 que representa o lado direito superior do Estado do Amazonas

50 35 Área 04 Figura Área que representa o lado direito inferior do Estado do Amazonas

51 Seleção da Localidade mais Sensível Efetuando a análise visual das áreas de um a quatro apresentadas anteriormente, é possível mensurar sua relação com os grupos de variáveis. Assim obtêm-se a seguinte tabela de valores: Tabela 2.2 Cálculo para mensurar a área mais sensível Grupo Áreas Área 1 Área 2 Área 3 Área 4 I Municípios (Municípios) Div. Municipal II Localidades (Concentração Populacional) Quantidade de Habitantes III (Infra-estrutura) Rodovias Hidrografia Soma Total De acordo com a tabela 2.2, os valores resultantes de cada área em relação aos grupos I, II e III, apresentam algumas conclusões a respeito: As variáveis do grupo I não apresentaram valores de importância relevantes para a eleição da área mais sensível, pois cada uma possui no mínimo um ou mais municípios presentes; O grupo II apresentou maiores valores de importância em relação ao grupo I, mais os números foram mais estáveis e presentes de forma equilibrada entre todas as áreas, não sendo fator de decisão crítica para a escolha da área mais sensível; O grupo III apresentou valores superiores ao grupo I e II, espelhando a realidade descrita anteriormente do Estado do Amazonas: A falta de infra-estrutura. A ausência de rodovias e as dificuldades de navegabilidade nos rios da Amazônia, principalmente os secundários, tornam muito mais difíceis o acesso a estas áreas e localidades com menos de 300 habitantes, tornando quase inviável a instalação de sistemas de comunicação e de energia.

52 37 Por isso, a universalização destes setores necessita de incentivos do Governo Federal para romper as barreiras geográficas presentes na região. O resultado da média total dos grupos I, II e III de variáveis, apresentou o valor igual a 16 para a área 02, a elegendo como mais crítica, isto é, a mais sensível quanto ao isolamento social e tecnológico. Nela estão ilustradas mais localidades isoladas quanto à questão de infra-estrutura de acesso via terrestre ou fluvial, sendo assim, esta área será escolhida como prioritária para a implantação de políticas públicas. Posteriormente as outras áreas poderão ser trabalhadas seguindo a ordem de valores numéricos de sensibilidade resultante da Tabela 2.2. A área 02 ilustrada na Figura 2.12, contém diversas localidades isoladas com a presença de pessoas localizadas em pontos sensíveis, isto é, pontos isolados em questão de infra-estrutura de acesso e o quantitativo de habitantes. De acordo com a variável que indica a quantidade de habitantes, pode-se reduzir ainda mais o universo de análise, escolhendo as localidades que possuam as menores quantidades de pessoas residentes na área. Na figura 2.13 foram escolhidas 05 (cinco) destas localidades que possuem a quantidade de habitantes entre 32 a 164 e pertencentes a área 2, que devem ser priorizadas para a eliminação de sua condição de isolamento nesta área. A tabela 2.3 apresenta as características geográficas destas localidades eleitas presentes na área 2, consideradas críticas. Tabela Características Geográficas das localidades eleitas dentro da área 2 Localidade Nome da localidade Tipo de localidade 01 Aldeia Cacau Aldeia Município Benjamim Constant 02 Nova Vida Povoado Jutaí 03 São Bento Povoado Eirunepé 04 São Miguel Aldeia Eirunepé 05 Moura Pereira Povoado Pauiní Coordenadas geográficas Lat: 05S Long: 70W26 10 Lat: 05S Long: 69W22 46 Lat: 05S Long: 70W26 10 Lat: 06S Long: 69W32 56 Lat: 07S Long: 67W14 39 Municípios no entorno São Paulo de Olivença e Atalaia do Norte São Paulo de Olivença, Carauarí, Eirunepé, Itamaratí. Envira, Itamarati,Jutaí Envira, Itamarati,Jutaí Tapauá, Itamaratí

53 Figura Área definida como a mais sensível aos grupos de variáveis 38

54 Figura 2.13 Localidades mais críticas 39

55 40 Verifica-se que em um universo grande como é o Estado do Amazonas, consegui-se, utilizando a metodologia, reduzir a uma área de menor extensão e selecionar as localidades consideradas as mais críticas, para a imediata aplicação de políticas públicas e projetos de universalização de energia e telecomunicação. Com isso, pode-se continuar o planejamento de hierarquização de outras localidades seguindo este mesmo critério e assim mitigar as condições de isolamento presente na área escolhida Comentários Finais Neste capítulo verificou-se a elaboração de uma metodologia para aplicação em um planejamento estratégico nos setores de telecomunicações, onde é possível eleger diversas localidades e áreas isoladas, de forma estruturada e condizente com as variáveis que caracterizam o cenário em estudo. A metodologia incorpora a integração do uso das ferramentas do SIG em conjunto com dados dos setores de telecomunicações. Esta composição de informações dá subsídios à utilização de forma sistema para programação de ações interventoras visando atender as metas de universalização. Tendo escolhidas estas localidades e áreas mais críticas, elas passam ser alvos principais de ações no sentido de minimizar esta situação de isolamento tecnológico e social, surgindo como resultados a implantação de novos projetos de fontes alternativas de energia e de comunicação.

56 41 CAPÍTULO 3 3 SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES E DE GERAÇÃO DE ENERGIA 3.1 Introdução De acordo com os resultados obtidos da análise espacial e georeferênciada, utilizando as ferramentas do SIG, foram definidas as localidades mais sensíveis conforme as variáveis presentes nos grupos I, II e III. Estas localidades selecionadas, assim como as outras localizadas no entorno, não possuem qualquer tipo de fornecimento de energia elétrica e não são assistidas por qualquer forma de produção de energia. O elevado custo do atendimento, implícito no atual modelo tradicional de extensão de redes elétricas, e os subsídios aos sistemas energéticos convencionais, inibem o aproveitamento das fontes locais de energia e contribuem fortemente para a manutenção deste cenário de carência. Estas comunidades geograficamente localizadas em pontos isolados da região, não possuem estrutura de comunicação. O capítulo anterior sugeriu uma metodologia para selecionar áreas a serem atendidas pela universalização. Neste capítulo são descritos tipos de sistemas de telecomunicações e de energia elétrica aplicáveis ao Estado do Amazonas, permitindo aos moradores destas comunidades saírem da situação de isolamento social e tecnológico. Com algum destes sistemas de telecomunicações instalado torna-se possível a comunicação com as localidades no entorno destas áreas.

57 Sistemas de Telecomunicações aplicáveis em Áreas Isoladas no Estado do Amazonas Características próprias presentes no Estado do Amazonas impõem restrições técnicas para utilização de certos sistemas de telecomunicações como: a forma de propagação, tipos de antenas, irradiação eletromagnética, variáveis ambientais e outros. Diante destas limitações, alguns tipos de sistemas não são viáveis a sua implantação neste cenário complexo formado por vegetação densa e áreas de grandes extensões. Dentre os sistemas mais recomendados para implantação nesta região destacam-se: a) SMGS - Serviço Móvel Global por Satélite são serviços móveis via satélite que tem como principal característica utilizar sistemas de satélites com área de cobertura abrangendo todo ou grande parte do globo terrestre, oferece diversas aplicações de telecomunicações. Exemplo: Globalstar e VSAT s. São igualmente capazes de proporcionar serviços e suporte para um número praticamente ilimitado de clientes em localizações geograficamente dispersas. b) Serviço Limitado são os serviços de telecomunicações destinados ao uso próprio do executante ou à prestação a terceiros, desde que sejam estes uma mesma pessoa, ou grupo de pessoas físicas ou jurídicas. Exemplo: Estações fixas operando em altas freqüências HF, estações operando em VHF, UHF e outros [1] Tipos de Sistemas para Telecomunicações As características de relevo presente no Estado do Amazonas impõem a necessidade de sistemas de telecomunicações que possuem condições de transmissão e recepção em longas distâncias. Em decorrência da vegetação presente na região, a transmissão em longas

58 43 distancias exige sistemas que sejam projetados sem a influência das características da região, irradiando grandes distâncias entre o transmissor e receptor sem o uso de repetidoras. Há disponíveis alguns sistemas de telecomunicações, que dependendo de sua aplicabilidade, podem ser inseridos em áreas isoladas na região Sistema Globalstar O Globalstar é um sistema de telecomunicações via satélite sem fios projetado para prover comunicações de voz, dados, mensagens e outros serviços para usuários em todo o mundo. O Globalstar utiliza o CDMA baseado no padrão IS-95 para prover alta qualidade de serviços. As chamadas são retransmitidas pela constelação de 52 satélites (48 ativos e 4 em espera) LEO Satélites de baixa órbita, localizada a km de altura em órbita da Terra, para uma estação terrestre e daí via cabo, aos sistemas de telefonia sem fio e em seguida aos destinos finais das mesmas. Este padrão patenteado pela QUALCOMM utiliza métodos de transmissões digitais nos quais os usuários compartilham tempo e distribuições de freqüência. A Figura 3.1 ilustra o sistema globalstar. Neste sistema há 03 satélites que monitoram uma chamada visando reduzir as áreas de sombra e interrupção de chamadas. Os satélites têm a função de retransmitir a comunicação terrestre, enviar dados de telemetria, receber comandos, manter a posição e altitude e determinar a posição e velocidade em sua órbita espacial.

59 44 O sistema globalstar possui as seguintes características: Figura 3.1 Sistema Globalstar Planos Orbitais: 8 (6 satélites em cada, em operação) Altura da Órbita : Km com 52 de inclinação Cobertura Nominal : 70 S até 70 N latitude Banda C (Freq. 5 a 7 GHz) Gateways Banda L e S (Freq. 1,6 a 2,5 GHz) Usuário Período Orbital : 113 minutos Peso do Satélite: 450 Kg cada Vida útil de 7,5 anos Potência requerida para operação: 1100 W Velocidade: 7,15 km/s (16000 mi/h) O sistema possui também bases terrestres, chamadas de Gateway, que têm a finalidade de controlar e gerenciar tanto sua constelação de satélites como seus serviços, conforme Figura 3.2. É a parte integrante do segmento de solo que tem a responsabilidade de

60 45 interconectar a rede de satélite Globalstar sem fio à rede pública móvel terrestre e a rede telefônica pública chaveada. O Gateway foi projetado de maneira a prover flexibilidade de crescimento de acordo com a demanda do mercado. Ele pode ser compartilhado por provedores de múltiplos serviços os quais podem compartilhar comum investimento em equipamentos. Este propósito permite segurança a outros provedores de serviço que compartilham o gateway e a expansão é planejada como aumento de receita. Figura 3.2 Gateway do sistema globalstar Os usuários do Globalstar poderão fazer ou receber chamadas usando terminais portáteis ou instalados nos veículos semelhantes aos telefones celulares atuais. A figura 3.3 ilustra a interligação com a rede de telefônica pública tanto para as operadoras de celular quanto ao acesso telefônicos fixos.

61 46 Figura 3.3 Interligação com a rede pública A cobertura destes serviços é em todo o território nacional dividido em sub áreas de acordo com o gateway a que esta relacionado, Figura 3.4. Figura 3.4 Cobertura Nacional A aplicação de um sistema globalstar no Estado do Amazonas pode ser solução aplicável na criação de terminais portáteis e fixos de comunicação, podendo ser utilizado em operações de salvamento, área médica, operações da defesa civil e outros serviços indispensáveis em áreas isoladas.

62 Sistemas VSAT s O conceito de VSAT encontra-se relacionado com micro estações terrestres, também designadas por Personal Earth Stations (PES s), de transmissão e/ou recepção de informação via satélite, sendo tipicamente constituídas por terminais de abertura muito pequena que proporcionam uma ligação de comunicação vital, necessária para aceder a uma rede de comunicações baseada em satélites. São terminais de trabalho de baixo custo, com antenas de pequenas dimensões, sendo geralmente concebidos como terminais de dados bidirecionais, embora muitos dos sistemas utilizados para a transmissão de dados sejam realmente unidirecionais (nos Estados Unidos, aproximadamente metade de todos os VSAT s instalados são utilizados unicamente para ligações de dados de sentido único). O European Telecommunications Standards Institute (ETSI) possui, no entanto uma definição diferente para VSAT. De acordo com esta entidade, um terminal VSAT é um terminal uni ou bidirecional utilizado numa ligação com topologia em estrela, malha ou rede ponto-a-ponto. O tamanho da antena encontra-se restringido a 3,8 m na banda Ku e a 7,8 m na banda C. No entanto, uma definição mais geral sugere que um sistema VSAT consiste tipicamente em um receptor de satélite, uma estação terrestre principal de elevado desempenho, e em terminais remotos VSAT. O terminal VSAT possui a capacidade de receber bem como transmitir sinais, através do satélite, a outros terminais VSAT s existentes na rede. Dependendo da tecnologia de acesso utilizada, os sinais podem ser enviados via satélite para uma estação central, que é também um centro de monitoração, podendo igualmente ser enviados diretamente para outros terminais VSAT s.

63 48 Este conceito representa uma inovação tecnológica no campo das comunicações via satélite, permitindo a transmissão segura de dados através de satélite. Deste modo, quando se mencionam terminais VSAT, caracterizam-se terminais completamente genéricos, de recepção/transmissão instalados em locais dispersos e ligados a uma estação central (ou HUB), via satélite, utilizando antenas com pratos de diâmetro muito pequeno, tipicamente 0,6 a 3,8 m, conforme ilustra a Figura 3.5. Figura 3.5 Sistema Irradiante de um terminal VSAT. A tecnologia VSAT representa uma solução eficaz de baixo custo para os utilizadores que procuram uma rede de comunicações independente que permita ligar um grande número de localizações geograficamente dispersas. Qualquer operação de negócios com necessidades de comunicações a longa distancia encontra no VSAT uma solução atrativa. Esta tecnologia proporciona ligações relativamente rápidas para muitas aplicações. As redes VSAT oferecem serviços base de satélite de valor acrescentado capazes de suportar requisitos de comunicações tão variados como a internet, dados, Local Area Network (LAN), comunicações de Voz/Fax e videoconferência, podendo fornecer soluções poderosas e seguras

64 49 para redes de comunicações privadas e públicas, proporcionando simultaneamente a flexibilidade operacional necessária para todas as transferências de informação, tudo isto com uma instalação simples. As estações podem ser utilizadas para implementar redes fechadas de grupos de utilizadores, por exemplo, redes com clientes ou troca de informação. A grande vantagem do VSAT é sua flexibilidade que permite todo o tipo e tamanho de redes baseadas em torno de uma estação central e de localizações remotas. Isto os torna particularmente aplicáveis a redes empresariais ou, por exemplo, comunicações entre instituições educacionais, governamentais ou de saúde. Figura 3.6 Aplicação Vsat Resumindo, pode afirmar-se que em linhas gerais o conceito de VSAT envolve as seguintes noções: Sistemas com antenas relativamente pequenas tipicamente 0,6 a 3,8 m; Terminais de baixo custo normalmente em grande número;

65 50 Equipamento compacto de processamento de sinal; Transmissor de baixa potência tipicamente 1 a 10 W. O conceito de utilização da tecnologia VSAT motivou o seu destaque de utilização sobretudo dos seguintes fatores: Exigências de mercado, por exemplo, redes privadas de negócios, que muitas vezes se traduziam pela necessidade de comunicações com um computador central; Liberalização progressiva das regulamentações das comunicações via satélite; Capacidades específicas das comunicações via satélite, notoriamente no que diz respeito à instalação imediata em qualquer local e ao múltiplo acesso; Desenvolvimento de satélites mais poderosos; Evolução tecnológica registrada na construção de estações terrestres e terminais. As vantagens de utilização dos terminais VSAT também incluem: Mobilidade devido à pequena dimensão das antenas receptoras; Versatilidade e flexibilidade na ligação em quase qualquer lugar; Rápida ligação até, e incluindo, E1 2,048 Mbps. A desvantagem principal dos serviços VSAT é o custo para algumas aplicações casuais, de baixa largura de banda, tais como certas aplicações de acesso à internet. Nestas aplicações, as soluções terrestres são geralmente menos dispendiosas. No entanto, quando

66 51 uma localização remota ou isolada necessita rapidamente de ligação, as soluções VSAT são uma boa escolha. A instalação de serviços VSAT é bastante simples, envolvem normalmente pequenos trabalhos civis, procedimentos junto das entidades de transmissão e rapidez na instalação do equipamento. Isto permite o estabelecimento de uma ligação via Protocolo de Internet (IP) num espaço de tempo muito reduzido. Tipicamente utiliza-se somente equipamento com provas dadas em campo. Desta forma os valores de tempo entre falhas são normalmente elevados. A manutenção do VSAT é limitada normalmente à manutenção anual e aos acordos de restauração rápida de operacionalidade. Nos casos onde os serviços são críticos, a redundância pode ser fornecida de forma a garantir uma disponibilidade máxima. Um equipamento VSAT avariado é normalmente trocado numa forma de resposta rápida sem quebra dos serviços. Desta forma, consegue-se o breve restabelecimento do sistema sem longos períodos de quebra. Os VSAT s funcionam como terminais remotos em uma rede de comunicações via satélite, permitindo uma transmissão que proporciona, em modo interativo ou só de recepção, comunicações de dados, voz e vídeo diretamente às instalações dos utilizadores. O satélite é essencialmente um repetidor, em espelho, que reflete as transmissões do terminal de volta para a Terra. Isto permite que um terminal na rede comunique com outro terminal a centenas ou milhares de quilômetros de distância, principalmente em áreas isoladas no Estado do Amazonas. Além disso, permite a difusão de informação de um terminal para vários outros, na medida em que a retransmissão do sinal do satélite para a Terra cobre uma vasta área geográfica. As redes que utilizam VSAT podem ser configuradas ou modificadas rapidamente em resposta a vários fatores.

67 52 Estes equipamentos permitem a ligação de um grupo ou de computadores à internet utilizando para tal o prato de uma antena para satélite instalada no telhado, uma unidade interior e um roteador. Utilizando os seus serviço podem ligar-se todos os computadores de uma rede à internet e todos os utilizadores podem enviar ou receber s, navegar na World Wide Web (www), entrar em chats com os amigos e familiares, etc.. Este serviço é apropriado para os clientes situados em localizações geograficamente remotas num dado país. Os VSAT s são utilizados para uma larga variedade de aplicações nas telecomunicações, incluindo redes empresariais, telecomunicações rurais, ensino à distância, telemedicina, apoio em catástrofes, comunicações marítimas, sistemas transportáveis, e muito mais. Os VSAT s estão cada vez mais populares porque são uma plataforma de comunicações simples e flexível que pode ser instalada rápida e economicamente de forma a proporcionar soluções de telecomunicações para consumidores, governos e empresas. Utilizados a mais de quinze anos, em mais de sistemas operativos presentes em mais de 120 países, os VSAT s são uma tecnologia madura e com provas dadas. A capacidade não é um problema, pois ambas as redes, tanto as muito pequenas quanto as muito grandes, são viáveis. O crescimento é possível em pequenos passos, permitindo desta forma indexar os custos da utilização atual. Os sistemas VSAT fornecem dados e, se necessário, serviços de voz. Estes serviços, com a possibilidade de uma comunicação entre todas as localizações, requerem antenas e/ou amplificadores de potência para poderem efetuar transmissões. Os sistemas VSAT são atrativos onde a área de cobertura é grande, onde seja necessária uma instalação rápida e onde as alternativas terrestres sejam de difícil organização.

68 53 A tecnologia VSAT é constitui boa solução para situações de áreas isoladas que necessitem de comunicação perfeita para diversos serviços e aplicações Sistemas HF A transmissão em HF utiliza seu comprimento de onda em unidades decamétricas e são na verdade consideradas ondas curtas. Sua propagação é através da ionosfera, sendo obtida as melhores propagações à noite alcançando distâncias muito maiores que durante o dia. A figura 3.7 apresenta o diagrama de blocos geral de um sistema básico de telecomunicações operando em alta freqüência (HF), sugerido como solução tecnológica a ser implantado nas localidades selecionadas como as mais sensíveis. Figura 3.7 Sistema de telecomunicação operando em HF O sistema irradiante é composto por uma antena ou um conjunto de antenas apropriadas para operar na faixa de freqüência escolhida do espectro eletromagnético. Esta

69 54 antena deve ser instalada na parte externa do local onde estará localizado o rádio a ser utilizado. No caso deste sistema poderá ser utilizada uma antena dipolo com cobertura na faixa de freqüência entre 1.9 MHz a 30 MHz, como o exemplo ilustrado na Figura 3.8. Figura 3.8 Antena Dipolo em estrutura tubular Os transceptores ou rádios, como são conhecidos, são equipamentos responsáveis por transmitir e receber os sinais eletromagnéticos, isto é, as portadoras de freqüências nos quais rádios estão programados para funcionamento. A antena é conectada ao transceptor, este é alimentado por outro equipamento chamado de fonte de alimentação. É necessário observar que o transceptor não deve ser utilizado sem estar ligado a um sistema irradiante, pois corre o risco de danificar permanentemente o rádio. A figura 3.9 apresenta um exemplo de um rádio transceptor a ser utilizado na faixa de HF. Figura 3.9 Rádio utilizado em HF

70 55 Equipamento responsável por fornecer energia elétrica com corrente contínua ao transceptor. Neste caso a fonte de alimentação deve ser estabilizada para manter sempre o fornecimento de tensão em 13.8 volts e com corrente continua máxima até 25 Ampéres. É indispensável à utilização deste equipamento para que o rádio transceptor possa operar com rendimento constante, sendo assim, torna-se necessário o recebimento de energia constante e ininterrupta de um sistema externo que garanta este fornecimento ao sistema de comunicação para que opere conforme as características na qual foi projetado. Os equipamentos utilizados em um sistema HF são facilmente encontrados em lojas comerciais e devem possuir características específicas para operar nesta faixa de freqüência determinada. Abaixo são sugeridas determinadas especificações técnicas para o transceptor, sistema irradiante e sistema de alimentação para os equipamentos. Transceptores a) Características Técnicas de Transmissão: o Faixa de freqüência de operação: Faixa de freqüência de Recepção: MHz Faixa de freqüência de Transmissão: MHz b) Característica de Alimentação: o Potência requerida: Monofásico com alimentação de 13.8 V, com variação DC de 15%, com o negativo ligado ao terra; o Corrente de dreno a 13.8 V DC

71 56 c) Recepção: o Corrente em espera 1.3A o Corrente com o Áudio Máximo: 2 A; d) Transmissão: o Corrente com Potencia Máxima de 100W: 20 A; e) Temperatura de operação: o - 10º C até 60º C; f) Conector para a Antena: SO-239 (50 ) Figura 3.10 Conector SO-239 Conector ACC: 13 pinos Figura 3.11 Conector ACC de 13 pinos

72 57 g) Potência de saída: o De 02 Watts a 100 Watts em modulação SSB Única Faixa Lateral e CW - modulação de onda contínua; o De 02 Watts a 40 Watts em AM Modulação em Amplitude; h) Sistema de Modulação: o Modulação em SSB (Single Side Band) - Única Faixa Lateral; o Modulação em AM (Amplitude Modulation) Modulação em Amplitude; Sistema Irradiante: o Antena Dipolo com cobertura de 1.9 MHz a 30 MHz; Especificação técnica da Fonte de Alimentação o Estabilizado em 13.8 V Corrente Contínua; o Corrente máxima de 25A; 3.4 Infra- estrutura Civil e de Energia Elétrica Para instalação destas estruturas de telecomunicação, necessita-se que a estrutura civil do local onde serão instalados os equipamentos seja de fácil acesso, tenha boa circulação de ar e protegido das condições ambientais [18]. Para isso recomenda-se escolher uma área adequada na localidade restrita para a instalação dos equipamentos. A estrutura civil deve conter no mínimo uma área com cobertura para proteção de chuvas e calor excessivo, portas e janelas de fácil acesso e que facilitem a circulação de ar no interior do compartimento, como a maioria das localidades encontram-se em meio a vegetação, telas protetoras contra insetos, roedores e répteis também se faz necessário.

73 58 A estrutura de energia a ser utilizada deve ser confiável, estável e ininterrupta. Para isto, a área escolhida deve implantar um sistema que atenda aos requisitos técnicos para o fornecimento de tensão e corrente suficiente para suprir a alimentação do sistema de telecomunicação. Mais adiante serão apresentados exemplos de estruturas de energia que podem ser utilizada em localidades isoladas no Estado do Amazonas. 3.5 Sistema de Energia Elétrica aplicáveis em Áreas Isoladas no Estado do Amazonas A distribuição geográfica das comunidades isoladas da região, caracterizada pela sua dispersão ao longo das calhas dos rios, faz com que a extensão de linhas de distribuição de energia elétrica a partir das centrais localizadas nas sedes dos municípios seja descartada a sua instalação [4]. A grande maioria dos casos é em função dos altos custos que representam a implantação dessas linhas e das dificuldades de transposição dos acidentes geográficos que se interpõem (grandes áreas de floresta, lagos, rios, etc). O atual cenário mundial de escassez de fontes de energia derivadas do petróleo torna indispensável a pesquisa e investimentos em fontes alternativas de energia. As características geográficas das comunidades isoladas exigem que seja implantado para alimentar estes sistemas de telecomunicações, uma fonte de energia alternativa com alimentação constante, estabilizada e ininterrupta. Para o fornecimento de energia elétrica a sistemas de telecomunicações no interior do amazonas, tornou-se indispensável analisar a viabilidade técnico-econômica de fontes energéticas para alimentação destes sistemas. 3.6 Tipos de Sistemas para Geração de Energia Os recursos naturais existentes em todo território que compreende a Amazônia Legal, possibilita a viabilização de diversos tipos de sistemas para geração de energia elétrica. Os

74 59 recursos hídricos, relevo e clima possibilitam a instalação de pequenas centrais hidrelétricas, da energia proveniente dos mares, da energia absorvida por células fotovoltaicas e térmicas. A seguir são descritos tipos de sistemas de geração de energia [27] Energia de Pequenas Centrais Hidrelétricas PCH s A maior parte do potencial hidrelétrico brasileiro não aproveitado (100 GW) é constituído por usinas de pequeno e médio porte e por aproveitamentos localizados na Amazônia (Região Norte 50%). Em relação às usinas de pequeno porte, abaixo de 10 MW, este potencial é ainda mais importante se levarmos em consideração os reduzidos impactos sócio-ambientais destes empreendimentos. Em função disso e de outros fatores relevantes, o setor elétrico vem concedendo paulatinamente maior atenção à contribuição das Pequenas Centrais Hidrelétricas PCH s [26]. Nesse contexto, as quedas d água de pequeno e médio porte representam uma importante opção de geração. As PCH s surgem como uma alternativa viável, devido ao custo acessível, ao menor prazo de implementação e maturação do investimento, às facilidades oferecidas pela legislação e à disposição das concessionárias de energia elétrica de comprarem o excedente de energia gerada por autoprodutores, além de disponibilizarem o acesso às suas linhas de transmissão à longa distância. Além disso, as PCH s têm outras vantagens intrínsecas como a atenuação dos eventuais efeitos negativos sócio-ambientais, que permitem, por exemplo, a não interferência no regime hidrológico do curso d água. Se ligadas a um sistema isolado, as PCH s devem atender a demanda dos consumidores sob o ponto de vista da tensão e da freqüência. Os geradores são do tipo síncrono, equipados com uma regulação de tensão. O ajuste permanente da potência fornecida pelos grupos à carga solicitada pela rede é feito por intermédio de um regulador

75 60 carga/velocidade que atua na turbina ou por meio de um dispositivo de absorção de energia. A estabilidade da freqüência pode ser melhorada mediante instalação de volantes de inércia (aumento da inércia das partes rotativas) Energia Térmica Nas usinas termoelétricas a energia elétrica é obtida pela queima de combustíveis, como carvão, óleo, derivados do petróleo e, atualmente, também a cana de açúcar (biomassa). A produção de energia elétrica é realizada através da queima do combustível que aquece a água, transformando-a em vapor. Este vapor é conduzido a alta pressão por uma tubulação e faz girar as pás da turbina, cujo eixo está acoplado ao gerador. Em seguida o vapor é resfriado retornando ao estado líquido e a água é reaproveitada, para novamente ser vaporizada. Vários cuidados precisam ser tomados tais como: os gases provenientes da queima do combustível devem ser filtrados, evitando a poluição da atmosfera local; a água aquecida precisa ser resfriada ao ser devolvida para os rios porque várias espécies aquáticas não resistem a altas temperaturas. No Brasil este é o segundo tipo de fonte de energia elétrica que está sendo utilizado, e agora, com a crise que vive é a que mais tende a se expandir.

76 61 Figura 3.12 Gerador Diesel Energia Eólica A energia eólica é produzida pela transformação da energia cinética dos ventos em energia elétrica. A conversão de energia é realizada através de um aerogerador que consiste num gerador elétrico acoplado a um eixo que gira através da incidência do vento nas pás da turbina. A turbina eólica horizontal (a vertical não é mais usada) é formada essencialmente por um conjunto de duas ou três pás, com perfis aerodinâmicos eficientes, impulsionadas por forças predominantemente de sustentação, acionando geradores que operam a velocidade variável, para garantir uma alta eficiência de conversão. A instalação de turbinas eólicas tem interesse em locais em que a velocidade média anual dos ventos seja superior a 3,6 m/s. O Brasil produz e exporta equipamentos para usinas eólicas, mas elas ainda são pouco usadas. Aqui se destacam as Usinas do Camelinho (1MW, em MG), de Mucuripe (1,2MW) e da Prainha (10MW) no Ceará, e a de Fernando de Noronha em Pernambuco.

77 62 Figura Vista de campo com equipamentos modernos para aproveitamento da energia dos ventos (eólica) Energia Solar Elétrica ou Fotovoltaica - PV A energia fotovoltaica é fornecida de painéis contendo células fotovoltaicas ou solares que sob a incidência do sol geram energia elétrica. A energia gerada pelos painéis é armazenada em bancos de bateria, para que seja usada em período de baixa radiação e durante a noite. A conversão direta de energia solar em energia elétrica é realizada nas células fotovoltaicas através do efeito fotovoltaico, que consiste na geração de uma diferença de potencial elétrico através da radiação. O efeito fotovoltaico ocorre quando fótons (energia que o sol carrega) incidem sobre átomos (no caso átomos de silício), provocando a emissão de elétrons, gerando corrente elétrica. Atualmente uma das principais aplicações da energia fotovoltaica é a possibilidade de fornecer energia elétrica a lugares remotos e isolados, onde os custos da montagem de linhas de transmissão elétrica são superiores ao sistema fotovoltaico, ou existe a impossibilidade deste tipo de fornecimento [17].

78 63 Figura 3.14 Painel solar fotovoltaico que usa energia da luz solar para alimentar telefone celular público em local isolado A principal vantagem no aproveitamento de energia solar está na conversão direta para a energia elétrica na forma de CC, que é a mais empregada na alimentação de equipamentos de telecomunicações. A desvantagem maior está na eficiência de conversão de energia e ainda, os dispositivos que convertem a energia solar em elétrica (acumuladores solares) produzem pouca energia comparada com a consumida. Outra desvantagem se constitui nos baixos valores de tensão e correntes obtidos, na prática, por este processo. 3.7 Sistema Fotovoltaico Instalado em Áreas Isoladas Sugere-se que o sistema fotovoltaico seja o mais indicado para as comunidades isoladas presentes no Estado do Amazonas, pois apresenta vantagens em relação a outras fontes de geração de energia elétrica tais como:

79 64 A energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controles existentes atualmente. Em locais longes dos centros de produção energética sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão. Representa importante solução para fornecimento de energia elétrica para cargas de pequena potência com um custo relativamente baixo de implantação e manutenção; Alta confiabilidade e facilidades para futuras expansões do sistema. 3.8 Sistema de Energia Elétrica Alimentado a partir de Células Fotovoltaicas Um sistema necessário para o fornecimento de energia elétrica de potência ininterrupta e de qualidade estável a um sistema de telecomunicações, é composto basicamente [2], conforme descrito na figura 3.15 por: Circuitos de supervisão e controle; Conversores Boost; Banco de baterias; Conversor Bidirecional Quadro distribuidor de corrente alternada (QDCA); Fonte de energia AC local; Módulo fotovoltaico ou Painel Solar;

80 65 Figura 3.15 Sistema de energia elétrica alimentado por células fotovoltaicas Funcionamento do Sistema de Energia Elétrica Composto por Células Fotovoltaicas Há três componentes principais neste sistema; módulos solares, baterias, e o controlador da carga do sistema. A posição solar fornecerá corrente carregando o banco da bateria através do controlador. O controlador monitora a tensão no terminal da bateria e passa

81 66 a corrente solar para o banco de bateria. A tensão da bateria eleva-se para 28.2 VDC, o controlador limitará a quantidade de corrente à bateria para impedir que a bateria sobrecarregue. Se a tensão do terminal da bateria cair, o controlador passará a atuar na tentativa de manter a tensão terminal em 28.2 VDC. O controlador desconectará também da carga se a tensão da bateria cair a um nível abaixo da tensão de 22.8 volts. Isto ocorrerá nas situações em que ocorram dias contínuos de tempo nublado. Esta característica impedirá descarregar as baterias a um nível que poderia danificar e encurtar a vida das baterias. Quando as baterias carregarem a uma tensão de 25 volts, o controlador conecta novamente as baterias à carga Descrição do Sistema de Energia Elétrica Composto por Células Fotovoltaicas Conforme se observa pelo diagrama de blocos da figura 3.15, o sistema é modular e suas partes constituintes podem funcionar de forma independente, mesmo com a ocorrência de defeitos em pontos localizados o sistema pode continuar a funcionar parcialmente. Portanto, podemos observar algumas características que o sistema deve apresentar: Os equipamentos e partes devem ser projetados de forma a serem confiáveis, resistentes e de pouca manutenção. A modularidade permiti a substituição de partes pelo próprio operador, visando também a continuidade de funcionamento dos demais. O sistema de supervisão e controle deve ser simples e confiável, para permitir a operação e a manutenção preventiva de forma fácil. A seguir têm-se uma descrição das funções e características de cada módulo presente no diagrama de blocos da figura 3.15.

82 Circuitos de Supervisão e Controle O controle operacional dos equipamentos de energia das estações não atendidas é feito por um centro distante ou localmente, por intermédio de telecomandos e indicações visuais em um painel de supervisão e controle. Estas indicações traduzem os sinais elétricos indicativos da condição de funcionamento ou o estado em que se encontra cada equipamento do sistema de energia e sistemas auxiliares da estação. Normalmente o painel de supervisão, por onde são feitas as indicações sobre o sistema de energia e executados os telecomandos, encerra também sinalizações referentes ao sistema rádio da estação. Neste sistema a unidade de supervisão e controle pode monitorar os eventos mais relevantes de todo os blocos e processar informações gerando comandos que podem ser simples informações ou ações corretivas, visando o funcionamento dos equipamentos com segurança e confiabilidade, bem como a segurança das pessoas e das instalações utilizadas Conversores Boost São utilizados para fornecer tensões contínuas reguladas a partir de uma fonte contínua não regulada. São também elevadores de tensão em valores regulados e estáveis para utilização em sistemas que necessitam de alimentação ininterrupta e com qualidade. Estes dispositivos fazem a interface entre os painéis solares e o barramento CC. [2] Tem como função principal, regular os níveis de tensão, gerado pelos painéis solares, aos níveis compatíveis aos níveis presentes no barramento CC como ilustrado na Figura Figura 3.16 Atuação como regulador de Tensão

83 68 O conversor Boost 1, situado entre a célula PV e o banco de baterias, tem a função de regular a tensão de saída da célula PV, que é de 24V nominais em 48V para ser conectada aos terminais da bateria. O conversor Boost 2, situado entre o banco de baterias e o barramento C.C, onde estão ligadas as cargas, tem a função de regular à tensão de saída das baterias em 48V nominais. No processo de descarga, ocorre uma diminuição progressiva no valor de tensão. Este conversor atua no sentido de complementar esta tensão para que ela permaneça sempre em 48V Banco de Baterias A bateria é um elemento que somente armazena energia elétrica e não produz energia. Seu emprego é indispensável ao funcionamento do sistema de telecomunicações no período noturno e em dias nublados. De acordo com a mudança na química interna de uma bateria, provocada por uma mudança na configuração do circuito externo, esta energia pode ser armazenada ou fornecida. Em baterias recarregáveis, este processo de armazenamento ou entrega de energia é repetido inúmeras vezes. Baterias não são 100% eficientes, uma parte da energia armazenada ou fornecida é perdida na forma de calor se for necessário utilizar-se1000 watts-hora de uma bateria, pode ser necessário 1200 watts-hora para recarregá-la novamente. Cargas e descargas lentas são mais eficientes. Baterias com capacidade de 180 ampérehora para um tempo de descarga de 6 horas, podem ter capacidades de 220 ampére-hora em uma descarga de 20 horas, ou mesmo 260 ampére-hora em uma descarga de 48 horas. O rendimento típico de uma bateria de chumbo-ácido é de 85%, e de uma bateria de níquelcádmio de 65%. A tabela 3.1 apresenta alguns parâmetros de comparação entre alguns tipos de materiais utilizados na construção de baterias.

84 69 Tabela Tipos de Materiais utilizados para fabricação de Baterias Parâmetro Chumbo-ácido Níquel-Metal Hídrico Energia Específica Wh/Kg Densidade de Energia, Wh/l Potência Específica, W/Kg Vida Útil, ciclos de descarga completa Custo Aproximado de Produção, US$/KWh Lítio-Ion Lítio-Polímero < No anexo 3 apresenta alguns modelos de baterias comercializadas juntamente com suas características técnicas como tensão, corrente e dimensão. Na tabela apresentada no anexo 4 é apresentada a capacidade nominal em Ah a 25 0 graus Celsius no decorrer do tempo de diversos tipos de baterias comercializadas que podem compor um banco para armazenar energia Buscador do Ponto de Máxima Potência - MPP Para que possa interligar painéis fotovoltaicos à rede elétrica de uma pequena estação de telecomunicações em comunidades isoladas, deve-se verificar se a estrutura de energia entregue ao sistema é de boa qualidade e oferece confiabilidade e segurança. Para isto, deve ser extraída a máxima potência de um determinado painel fotovoltaico, pois caso os parâmetros, por exemplo: temperatura e/ou a insolação variem, o controlador de corrente e tensão se adapta para extrair a máxima potência do PV às novas condições presentes no sistema. Para que ocorra o máximo desempenho desta transferência de energia, deve ser implementado um controle de corrente em malha fechada para obter-se o máximo ganho de potencia (MPPT) [11] da fonte fotovoltaica, para pequenas variações do nível de insolação. Este controle em malha é implementado, baseado no principio de que a corrente do gerador

85 70 fotovoltaico, para o qual a potencia é máxima, é diretamente proporcional a fotocorrente, se desprezarmos a variação de temperatura. A figura 3.17 ilustra um sistema híbrido utilizando um gerado diesel e um conjunto de células fotovoltaicas. Sol Conversor DC/DC Gerador Diesel Conjunto de células PV Inversor Bidirecional Carga AC Banco de Baterias Barramento DC Barramento AC Figura 3.17 Estrutura de ligação para obtenção da MPP No controle de máxima potência, a corrente de saída é comparada com a corrente de referência e calculada pelo micro controlador, o qual compara a potência antes e após a mudança do ciclo de trabalho (ângulo de disparo) do sinal de controle do conversor. O diagrama do bloco funcional do controlador digital de sinais (DSC) é apresentado na figura 3.18.

86 71 Controlador Digital de Sinais (DSC) Iref Es Controlador PI Limitador PWM Conversor Buck Condicionamento Planta TCA 785 VL IPV Transdutor de Corrente Gerador PV VD L VPV Ponte de Tiristores A B C Figura 3.18 Controlador Digital de Sinais [11] A corrente fornecida ou injetada na rede deve ter um baixo índice de harmônicos, de forma a não introduzir freqüências harmônicas que causem interferências nas cargas conectadas e prejudique a qualidade da energia elétrica Conversor Bidirecional É formada por uma ponte trifásica totalmente controlada, que pode funcionar como retificador ou inversor, dependendo do ângulo de disparo a que for submetido. Pode a partir do barramento CC inverter a tensão e fornecer tensão CA para o barramento CA. Do outro modo pode a partir da tensão CA presente no barramento CA, atuar como retificador e entregar ao barramento CC, uma tensão de nível CC. Os conversores são dimensionados para fornecer na saída um nível de potencia compatível com as cargas e com margem de segurança. Observa-se então que o sistema tem duas fontes de energia representada pelo motor gerador à diesel e a célula fotovoltaica. O sistema de baterias juntamente com a célula PV, podem ser dimensionado para uma autonomia de até 3 dias.

87 Gerador Diesel O gerador diesel tem a função de gerar energia AC que alimentará o carregador de baterias quando este detectar que os níveis de carga do banco estão abaixo do limiar de operação Quadro Distribuidor de Corrente Alternada (QDCA) Nos sistemas de energia onde existem as duas fontes CC e CA, a distribuição de tensão alternada para os retificadores e demais equipamentos é feito pelo QDCA. Esta é a sua finalidade básica, de onde a corrente sai através de disjuntores para as alimentações dos diversos equipamentos da estação alimentados em CA. O QDCA se localiza normalmente na mesma dependência do sistema retificador e se constitui em gabinete com as partes internas acessíveis por uma porta frontal. Externamente, o QDCA apresenta os medidores de tensão e entrada e as alavancas dos disjuntores. Comumente encontramos uma sinalização luminosa para a indicação de tensão nos barramentos do QDCA. Os equipamentos que são conectados no QDCA são lâmpadas, interruptores auxiliares, ar condicionados etc Fonte de Tensão AC Local Trata-se de uma fonte externa de energia com corrente alternada que pode ser fornecida por geradores a diesel, rede pública de energia elétrica, energia proveniente de termelétricas, enfim, qualquer fonte de produção de energia, que seja externa aos sistemas, apresentados no item 3.8.

88 Controlador de Carga Quando o banco de baterias descarrega em níveis abaixo do limiar de operação, o controlador de carga é acionado com a finalidade de efetuar a recarga das baterias até o nível de tensão ideal ao sistema Módulos Fotovoltaicos. Equipamento responsável pela conversão da energia luminosa do sol em energia elétrica na forma de corrente contínua. Para compor um modulo fotovoltaico são associadas várias células de forma a se obter as tensões e correntes necessárias para alimentar o sistema de telecomunicação [19]. Os painéis fotovoltaicos podem ser encontrados comercialmente com tensões entre 12V e 68V, correntes de 0,5A a 8A e potenciais de 3W a 110W. Se for necessário pode-se associá-los em série e/ou paralelo para se obter tensões e correntes desejadas. A figura 3.19 ilustra um exemplo de um painel solar com 10 módulos em série. Figura 3.19 Exemplo de painel solar com 10 módulos

89 Instalação do Sistema de Energia Elétrica composto por Células Fotovoltaicas Os sistemas fotovoltaicos para geração de energia alternativa em áreas isoladas são dependentes de condições climáticas, sendo assim deve-se analisar o espaço disponível para a instalação, assim como a disposição de possíveis obstáculos em seu entorno. Os módulos fotovoltaicos devem ser instalados de forma a captar níveis máximos de radiação solar e fluxo de vento, respectivamente. Buscam-se sempre locais onde os módulos não sejam expostos a condições de sombreamento em nenhuma época do ano [3]. O espaço requerido para a instalação do sistema deve ser suficiente para abrigar os equipamentos de armazenamento de energia: baterias; e os sistemas auxiliares: lâmpadas e tomadas, sendo assim criada uma edificação, popularmente chamada de casa de força. Requisito técnico a ser observado é a necessidade de circulação de ar no interior da edificação necessária, caso exista equipamentos sensíveis a condições extremas de temperatura, umidade, como por exemplo, alguns tipos de baterias e dispositivos eletrônicos. Os módulos fotovoltaicos podem ser instalados na própria edificação, sendo comuns a sua instalação sobre a cobertura, ou também sobre o solo, havendo somente a atenção à incidência de radiação solar suficiente para geração de energia. Questões de segurança devem ser também observadas, pois no local deve-se evitar o contato indesejável de pessoas, animais ou objetos quaisquer que possam vir a danificar os equipamentos Manutenção do Sistema de Energia Elétrica composto por Células Fotovoltaicas O tempo de vida de um painel solar elétrico pode-se estender por várias décadas. A maioria dos fabricantes oferece garantias de vida útil de pelo menos 25 anos, pelo que pelo menos por esse período é de esperar que o painel não se avarie. Outras componentes de uma

90 75 instalação, como as baterias ou circuitos eletrônicos de controle têm tempos de vida mais curtos, podendo durar entre 3 a 15 anos. Geralmente as instalações de sistema de painéis solares não têm partes móveis, a manutenção é mínima, é indicado apenas uma limpeza ocasional da sujidade acumulada nos equipamentos que compõe o sistema, principalmente na superfície dos módulos, a monitoração das baterias e apertos nos terminais de contato Considerações Finais Foi descrito diversos sistemas que fossem viáveis para estabelecer comunicação entre localidades e áreas consideradas isoladas e sem infra-estrutura tecnológica e dos meios de acessos, assim como os vários tipos de fontes geradoras de energia disponíveis ao fornecimento de tensão e corrente para estas estruturas de telecomunicações. O capítulo enfatiza a descrição técnica dos equipamentos que compõe um sistema de fonte de energia proveniente de células fotovoltaicas, salientando ser, dentre as várias outras formas de geração de energia, a alternativa mais apropriada às condições e características presentes nas áreas isoladas na Amazônia.

91 76 CAPÍTULO 4 4 Custos da Universalização A análise econômica para a implantação de sistemas de telecomunicação e de energia elétrica alternativa no Estado do Amazonas é considerada um estudo particular, pois as características técnicas que os sistemas apresentam e os custos de instalação, operação e manutenção, devem ser viáveis à implantação com recursos dos setores público e privado. A diminuição da condição de isolamento social e tecnológico das áreas e localidades priorizadas conforme análise por técnicas de geoprocessamento, torna-se motivação para o investimento sem retornos econômicos, mas sim o retorno social que o Estado irá proporcionar aos cidadãos que ali vivem. 4.1 Dificuldades de Instalação de Energia Elétrica Alternativa em áreas Isoladas O Estado do Amazonas e outras localidades pertencentes à Região Amazônica, possuem problemas para o desenvolvimento econômico e social das comunidades isoladas. Das principais dificuldades encontradas ao atendimento de energia elétrica nestas áreas destacam-se: Grande dispersão geográfica dos consumidores; Elevados investimentos necessários à implementação de redes de distribuição; Longas extensões de linhas para o atendimento de cargas leves e dispersas; Elevados custos de operação e manutenção dos sistemas elétricos; Pouca atratividade para os investidores, em razão dos baixos níveis de rentabilidade dos investimentos;

92 Custos de instalação de Sistemas de Energia Fotovoltaico Os custos de investimento em sistemas fotovoltaicos, sejam eles isolados, interligados à rede, de pequeno ou grande porte, estão conscentrados em sua maior parte nos módulos PV. Isso significa que o custo desse componentes deve receber atenção especial na análise, visto que uma pequena vairação nos preços pode garantir ou comprometer a viabilidade econômica do investimento [3]. De acordo com dados do mercado nacional, estima-se que o custo dos módulos variam entre 50 a 65% do investimento inicial total, dependendo basicamente da finalidade e do porte do sistema. Estudos de sistemas PV domésticos de pequeno porte, que alimentam a carga em corrente contínua, dispensando a utilização do inversor de tensão, indicam que o custo dos módulos responde por 51% do investimento inicial [5]. Esses valores são coerentes com pesquisas de mercado internacionais, que apontam para uma participação do custo dos módulo entre 45 e 55% do custo inicial total [6]. O custo de um módulo PV está diretamente relacionado à sua potência de pico, sendo representado por $ / W p. Este valor de custo da energia elétrica é igual ao custo total do sistema incindindo o valor do investimento em equipamento e custos em combustível, transporte, instalação, operação, manutenção, confiabilidade e impacto ambiental, durante o tempo de vida do sistema e utilizando uma taxa de atualização estimada para esse período. Os valores associados à confiabilidade e ao impacto ambiental são baseados em pesos impostos durante o estudo para estimar o custo equivalente destas externalidades [3]. O mercado nacional não fornece uma relação bem definida desses custos, principalmente em função da ausência de fábricas de produção de módulos no país, fazendo com que seus custos variem bastante, e muitas vezes sem seguir a tendência internacional. Recentes pesquisas realizadas no mercado nacional, com dados obtidos de representantes de

93 78 fabricantes internacionais, indicam valores aproximados de R$ 15,00 / W p para módulos cristalinos e R$ 12,00 / W p para módulos de silício amorfo, confirmando menor custo dos módulos de silício amorfo [3]. A tabela 4.1 apresenta os valores e descrição dos produtos sugeridos nos anexo 3 e 4. São equipamentos dimensionados conforme a demanda necessária para o atendimento de uma localidade isolada e que já possua estrutura física para acomodar e armazenar os itens sugeridos para a operação. São encontrados em lojas especializadas de telecomunicações e possuem custos relativamente baixos para o objetivo a que se destinam: Mitigar o isolamento social e tecnológico de comunidades isoladas no Estado do Amazonas. Tabela 4.1 Preço médio de um conjunto de equipamentos de energia fotovoltaica. Data da pesquisa: 22/07/2006. Descrição Preço Médio (US$) Módulo Solar de 120 Watts (20,70 Ah/dia) 1.020,00 Inversor de carga de 150 Watts 103,00 Bateria estacionária de 12 Volts 70,00 Controlador de Carga de 30 A, 12 volts 100,00 Total: 1.293, Custo de Operação e Manutenção de Sistemas Fotovoltaico Os custos de operação e manutenção dos sistemas PV são de baixos valores, quando inseridos em análises econômicas, esses custos podem ser representados através de um valor percentual com relação ao custo de capital do sistema, ou valores monetários por capacidade instalada ou energia gerada ($/KW ou $ kwh). Para qualquer representação, os custos informados por diversas referências da área apontam para valores muito reduzidos, desde zero [7] até US$ / kwh [8]. Representações percentuais indicam valores inferiores a 1% ao ano, inclusive para sistemas de grande porte [9].

94 79 Os custos relacionados à reposição de módulos dificilmente são considerados em análises econômicas devido ao elevado tempo de vida útil que esses equipamentos apresentam. A grande maioria dos fabricantes fornece, em média, 25 anos de garantia com os módulos apresentando pouca ou nenhuma variação em sua potência máxima fornecida. Exceção ainda é feita a alguns fabricantes de módulos de outras tecnologias que não as de silício mono e policristalino, que informam tempos de vida útil mais curto e com perdas mais acentuadas na potência de saída, como análises de viabilidade econômica dificilmente atingem horizontes de planejamento próximos de 25 anos não haveria dificuldades em se utilizar tais tecnologias. 4.4 Custos de Sistemas de Telecomunicações Assim como, a de um sistema alternativo de geração de energia elétrica, os custos na área de telecomunicações são irrelevantes em relação aos benefícios de integração social proporcionados em áreas isoladas. As despesas efetuadas para a implementação da universalização neste setor têm as mesmas considerações estabelecidas ao fornecimento de energia para a comunicação na região, sendo utilizados equipamentos considerados de grande porte pelos fabricantes, a análise econômica de operação e manutenção não constituem variáveis relevantes à viabilidade de implantação de um sistema de comunicação. Os custos pouco mais expressivos são inseridos na fase de instalação do sistema, pois nesta fase são efetuadas as compras dos equipamentos transceptores, cabos, antenas, fontes de alimentação e suportes. Após a fase de instalação e testes dos equipamentos conectados, posteriores intervenções nos equipamentos somente nos casos extremos de sinistros que comprometam a sua utilização. A análise econômica para a decisão do equipamento a ser adquirido, poderá ser estimada pelo tempo de operação que o sistema irá funcionar na localidade versus a vida útil

95 80 do equipamento, assim equipamentos de vida útil mais curta e de reposição mais freqüente serão inseridos como segunda opção de compra e estarão frequentemente presentes nos planos de manutenção preventiva para que não comprometa a operação normal do sistema [20]. A tabela 4.2 apresenta os valores médios praticados no mercado de telecomunicações dos produtos sugeridos para compor uma rede de comunicação de voz na banda de freqüência em HF entre as localidades isoladas no Estado do Amazonas. Tabela 4.2 Preço médio de um conjunto de equipamentos de um sistema de telecomunicações operando em Alta freqüência HF. Descrição Preço Médio (US$) Transceptor HF 1.230,00 Antena para HF 430,00 Fonte de Alimentação 13.8V 225,00 20 metros Cabo RGC-213 celular 50ohms 23,00 Total: 1.908, Considerações Finais Foi apresentada uma abordagem teórica geral dos custos necessários à implantação da universalização de sistemas de telecomunicação utilizando a energia alternativa de células fotovoltaicas. Considera-se que os custos de instalação, operação e manutenção são variáveis de menos impacto em um projeto, pois os benefícios resultantes proporcionados nas localidades isoladas se sobrepõem aos recursos investidos. Apresentou-se uma estimativa de valores médios de equipamentos básicos vendidos no mercado necessários à aquisição de um sistema de energia fotovoltaico e de telecomunicações operando na banda de freqüência em HF. Estado e prefeituras de municípios da região necessitam criar políticas públicas para desenvolver iniciativas privadas que patrocinem a instalação destes tipos de equipamentos.

96 81 CONCLUSÕES A implantação da universalização dos serviços de energia elétrica e telecomunicações no Estado do Amazonas é fator indispensável para a redução de problemáticas sociais e tecnológicas presentes nas localidades isoladas. Apesar dos grandes programas do governo e o empenho das empresas geradoras e distribuidoras de energia em participar da implantação de novos sistemas, a integração de outros setores de pesquisa para alcançar os objetivos e as metas da universalização, torna-se primordial o desenvolvimento de metodologias e modelos que auxiliem na administração dos recursos empregados. A grande variedade de recursos tecnológicos disponíveis nos setores de geração de energia e telecomunicações, as características típicas e grandes extensões geográficas que o Brasil, pontualmente no Estado do Amazonas, fazem que se tenham opções de elaboração de sistemas híbridos ou isolados, sendo definida qual opção a ser adotada os fatores econômicos, regionais, físicos e geográficos onde está inserida cada localidade. A necessidade do uso de metodologias que indiquem localidades e áreas mais críticas ao acesso de recursos de infraestrutura; a disponibilização e integração de variáveis; a análise e o uso de informações georeferênciadas, como imagens de satélites, tabelas e dados censitários, são ferramentas de grande porte para tomadas de decisões mais sistêmicas aos métodos adotados para hierarquização. Para tal, a presente dissertação sugeriu uma metodologia com critérios estabelecidos e variáveis que caracterizam os pontos sensíveis que precisam de imediato atendimento dos setores governamentais e privados, visando a integração dos habitantes que ali vivem à cidadania brasileira. Os resultados foram aplicados no Estado do Amazonas, entretanto outras áreas podem ser utilizadas, com a utilização de outras variáveis que sejam relevantes à obtenção de

97 82 respostas de qual localidade ou área considerada a mais sensível ao isolamento social e tecnológico. De acordo com os resultados obtidos e com base nas considerações dos tipos de energia alternativa e de sistemas de telecomunicações, pode-se concluir a instalação de uma arquitetura utilizando células fotovoltaicas para alimentação de um sistema de telecomunicação apropriado a região. Apesar de apresentarem custos iniciais ainda poucos elevados, podem ser destinados, como exemplo, para implantação da universalização em localidades isoladas que requerem atendimento prioritário e são distantes dos grandes centros. Considerando a integração de fontes de informações distintas dos setores de energia, telecomunicações e dados georeferênciados, de forma geral, o presente trabalho contribui para a elaboração de conceitos e produção de conhecimentos, que podem ser aperfeiçoados e implantados na formação de políticas públicas e projetos técnico-científicos, visando o desenvolvimento do Estado do Amazonas. Como sugestão de novas pesquisas e trabalhos dissertativos, sugere-se: Aplicação da metodologia utilizando outras variáveis relevantes às características da região a ser analisada como: relevo, vegetação, clima e outros; Integração e implantação de fontes de energia alternativa apropriada, conforme os recursos naturais disponíveis da área resultante da metodologia; Utilização de imagens de satélites para cálculo estimado dos impactos ambientais decorrente do uso de sistemas de energia alternativa, por exemplo, energia proveniente de hidrelétricas;

98 83 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Site da ANATEL - Agência Nacional de Telecomunicações no endereço eletrônico: Data de acesso: 15/05/2005. [2] SIQUEIRA, José Gilson. Arranjo para Sistema de Telecomunicações para Comunidades Isoladas. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). Centro Tecnológico, Universidade Federal do Pará. Belém, [3] BLASQUES, Luis Carlos. Estudo da Viabilidade Técnico-Econômica de Sistemas Híbridos para Geração de Eletricidade. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). Centro Tecnológico, Universidade Federal do Pará. Belém, [4] PINHEIRO, Ellen de Cássia Lopes. Planejamento Energético na Ilha do Marajó: Uma Abordagem Usando Geoprocessamento. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). Centro Tecnológico, Universidade Federal do Pará. Belém, [5] Monteiro, L.G. e Zille, R. Estratégia de Controle de Carga em Pequenos Sistemas Fotovoltaicos. 5 Encontro de Energia no Meio Rural e Geração Distribuída, Campinas, [6] Solarbuzz, Solar Electricity Prices, acessado dia 12/03/2005. [7] R. Billinton e R. Karki, Capacity Expansion of Small Isolated Power Systems Using PV and Wind Energy, IEEE Trans. Power Systems, vol. 16, N. 14, pp , [8] W. D. Kellogg, M. H. Nehrir, G. Venkataramanan e V. Gerez, Gereration Unit Sizing and Cost Analysis for Stand-Alone Wind, Photovoltaic, and Hybrid Wind/PV Systems, IEEE Trans. Energy conversion, vol.13 n.1, pp , 1998.

99 84 [9] K. Kurokawa (Editor), Energy From the Desert Feasibility of Very Large Scale Photovoltaic Power Generetion (VLS-PV) Systems, James & James, [10] Fonte da informação: Concessionárias do STFC, Período da informação: 02/2005. Data - Hora: 12/05/ :33:11; [11] VIEIRA Junior, Petrônio; COSTA, Alex Ramos; PALHETA, Pedro Ivan; SILVA, Denis Marcelo; NASCIMENTO, Miguel Pacheco; FILHO, Pedro Ferreira; SIQUEIRA, José Gilson. Controle Digital Aplicado a Geradores PV para Localização do Ponto de Máxima Potência. Artigo. Induscon Universidade Federal do Pará. Belém, [12] Lei Geral de Telecomunicações, Lei número de 16 de julho [13] Site da ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica no endereço eletrônico: Data de acesso: 25/05/2005. [14] Site da CEAM - Companhia Energética do Amazonas no endereço eletrônico: Data de acesso: 25/05/2005. [15] Fonte de dados pertencente ao Sistema de Proteção da Amazônia SIPAM. Acesso: Julho de 2005; [16] BRASIL. Fundação Instituto Brasileiro de Geografia Estatística. Micro dados da Amostra Domiciliar do Censo Demográfico FIBGE: Rio de Janeiro, BRASIL. Fundação Instituto Brasileiro de Geografia Estatística. Micro dados da Contagem Populacional de FIBGE: Rio de Janeiro, [17] Guerrini, Muller Iria. Artigo: Fontes Alternativas de Energia. USP. São Carlos [18] OLIVEIRA, Sérgio Vidal Garcia. Otimização de Projeto de Fontes de Alimentação Para

100 85 Centrais de Telecomunicações. Florianópolis, Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina. [19] DEMONTI, Rogers. Sistema de Co-Geração de Energia a partir de Painéis Fotovoltaicos. Florianópolis, Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina. [20] GONÇALVES, C. Estudo de Viabilidade Técnico-Econômica de Fontes Energéticas Para Alimentação de Estações Telefônicas. Manaus, Dissertação (Mestrado em Engenharia da Produção). Faculdade de Tecnologia, Universidade Federal do Amazonas. [26] FREITAS, Marcos A. V. de. O Estado das Energias Renováveis no Brasil Artigo CAPES/PPE/COPPE/UFRJ [27] LA ROVERE, E. Hidroelétricas e Meio Ambiente na Amazônia. INESC, Instituto de Estudos sócio-econômicos, Brasília-DF, 1994.

101 86 ANEXO 1 TELEFONES INSTALADOS PELAS CONCESSIONÁRIAS NOS MUNICÍPIOS DO ESTADO DO AMAZONAS

102 87 Localidade Município População Urbana Telefones públicos (Orelhão) Telefones individuais em serviço Bela vista Manacapuru Balbina Presidente figueiredo Pitinga Presidente figueiredo Borba Borba São sebastião do uatumã São sebastião do uatumã Nova italia Amaturá Parintins Parintins Ceu do mapia Pauini Pernambuco Ipixuna Pedras Barreirinha Ipiranga Santo antônio do içá Itacoatiara Itacoatiara Tefé Tefé Canuma Borba Foz do tapaua Tapauá Sao paulo Boca do acre Vila do samauma Careiro Pari cachoeira São gabriel da cachoeira Caiambe Tefé Urucará Urucará Freguesia do andira Barreirinha Cacau pireira Iranduba Coari Coari Filadelfia Benjamin constant Itamarati Itamarati Canutama Canutama Nossa senhora do livramento do tarumã Manaus Vendaval São paulo de olivença Rio preto da eva Rio preto da eva

103 88 Careiro da várzea Careiro da várzea Repartimento do tuiue Manacapuru Fonte boa Fonte boa Tapauá Tapauá São gabriel da cachoeira São gabriel da cachoeira Careiro Careiro Araras Caapiranga Sucunduri Apuí Novo remanso Itacoatiara Ipixuna Ipixuna Novo aripuanã Novo aripuanã Pauini Pauini Barreira do andira Barreirinha Rio urubu ii Itacoatiara Caburi Parintins Copatana Jutaí Caapiranga Caapiranga Porto cordeirinho Benjamin constant Campo alegre São paulo de olivença Castanhal Urucará Uarini Uarini Tonantins Tonantins Urucurituba Urucurituba Iauarete São gabriel da cachoeira Manaus Manaus Alvarães Alvarães Boca do acre Boca do acre Jui Santo antônio do içá Mocambo Parintins Codajás Codajás Colonia sao sebastiao São paulo de olivença Vila rica de caviana Manacapuru Santa isabel do rio negro Santa isabel do rio negro Santa rita do weil São paulo de olivença Autazes Autazes Manicoré Manicoré

104 89 Manacapuru Manacapuru Urucurituba ii Autazes Cameta Barreirinha Boa vista do ramos Boa vista do ramos Axinim Borba Mutirao Careiro Maués Maués Sao francisco do tonantins Tonantins Maturaca São gabriel da cachoeira Murutinga Autazes Japurá Japurá Barreirinha Barreirinha Novo airão Novo airão Jutaí Jutaí Nossa senhora do livramento Silves Anamã Anamã Paricatuba Iranduba Betania Santo antônio do içá Nova olinda do norte Nova olinda do norte Beruri Beruri Itapeacu Urucurituba Santana São sebastião do uatumã Anori Anori Iranduba Iranduba Carauari Carauari Sao jose do amparo Tonantins Juruá Juruá São paulo de olivença São paulo de olivença Presidente figueiredo Presidente figueiredo Humaitá Humaitá Rio ariau Manacapuru Canoas Presidente figueiredo Benjamin constant Benjamin constant Tabatinga Tabatinga Ze acu Parintins Vila amazonia Parintins Nhamundá Nhamundá

105 90 Barcelos Barcelos Amaturá Amaturá Boca do jacare Manacapuru Nossa senhora de fatima Manaus Santo antônio do içá Santo antônio do içá Itapiranga Itapiranga Manaquiri Manaquiri Vila campinas Manacapuru Cucui São gabriel da cachoeira Envira Envira Augusto montenegro Urucurituba Atalaia do norte Atalaia do norte Terra preta do limao Barreirinha Rumo certo Presidente figueiredo Guajará Guajará Eirunepé Eirunepé Belem Tabatinga Plato de piquia Boca do acre Porto da balsa do careiro Careiro da várzea Feijoal Benjamin constant Estirao do equador Atalaia do norte Puraquequara Manaus Lago do limao Iranduba Silves Silves Apuí Apuí Sao joao Manaus Bitencourt Japurá Maraã Maraã Lábrea Lábrea

106 91 ANEXO 2 MUNICÍPIOS ABRANGIDOS PELA CONCESSIONÁRIA CEAM NO ESTADO DO AMAZONAS

107 92 Estado Município Domicílios Domicílios com Iluminação Índice de Atendimento (%) Ano AM Alvarães , AM Amaturá , AM Anamã , AM Anori , AM Apuí , AM Atalaia do Norte , AM Autazes , AM Barcelos , AM Barreirinha , AM Benjamin Constant , AM Beruri , AM Boa Vista do Ramos , AM Boca do Acre , AM Borba , AM Caapiranga , AM Canutama , AM Carauari , AM Careiro , AM Careiro da Várzea , AM Coari , AM Codajás , AM Eirunepé , AM Envira , AM Fonte Boa , AM Guajará , AM Humaitá , AM Ipixuna , AM Iranduba , AM Itacoatiara , AM Itamarati , AM Itapiranga , AM Japurá ,

108 93 AM Juruá , AM Jutaí , AM Lábrea , AM Manacapuru , AM Manaquiri , AM Manicoré , AM Maraã , AM Maués , AM Nhamundá , AM Nova Olinda do Norte , AM Novo Airão , AM Novo Aripuanã , AM Parintins , AM Pauini , AM Presidente Figueiredo , AM Rio Preto da Eva , AM Santa Isabel do Rio Negro , AM Santo Antônio do Içá , AM São Gabriel da Cachoeira , AM São Paulo de Olivença , AM São Sebastião do Uatumã , AM Silves , AM Tabatinga , AM Tapauá , AM Tefé , AM Tonantins , AM Uarini , AM Urucará , AM Urucurituba , Total da concessionaria:

109 94 ANEXO 3 MODELOS DE BATERIA

110 95

111 96 ANEXO 4 DESCRIÇÃO DE MODELOS DE BATERIAS E SUA CAPACIDADE NOMINAL

112 97