VENTOS DE ALTA INTENSIDADE SUA CONSIDERAÇÃO NOS PROJETOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO

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Maria das Graças Valente Pinho
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1 VENTOS DE ALTA INTENSIDADE SUA CONSIDERAÇÃO NOS PROJETOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO

2 80% DOS ACIDENTES CAUSADOS PELO VENTO EM LINHAS DE TRANSMISSÃO SÃO DEVIDOS A VENTOS DE ALTA INTENSIDADE LOCALIZADOS

3 OS EDITAIS DA ANEEL, DESDE O INÍCIO DOS ANOS 2000, EXIGEM QUE SEJAM CONSIDERADAS HIPÓTESES DE CARGA DE VENTOS DE TORMENTAS ELÉTRICAS

4 PARA A CONSIDERAÇÃO DESTES VENTOS NOS PROJETOS É NECESSÁRIO DISPOR DE: Dados sobre os ventos: - Estatísticas de ocorrências, separados por tipo, parâmetros, localização geográfica, condições locais, etc. Modelos matemáticos dos tipos de ventos: distribuição da velocidade do vento no tempo e no espaço segundo suas componentes nos três eixos. Modelos matemáticos e experimentais da ação de cada tipo de vento sobre as estruturas, sobre os cabos e sobre um trecho de LT.

5 AS INFORMAÇÕES ANTERIORES DEVERÃO ENTÃO, SER TRADUZIDAS EM NORMAS TÉCNICAS PARA PROJETO DE LTS QUE DEVERÃO PERMITIR A OBTENÇÃO DE MODELOS DE RISCO PARA AS LTS

7 DADOS SOBRE OS VENTOS Como estes ventos estão associados a fenômenos meteorológicos de escala temporal e espacial reduzida, dificilmente eles são registrados o que dificulta a obtenção de estatísticas sobre sua ocorrência. Quando são registrados, muitas vezes, eles entram nas estatísticas dos ventos sinóticos. Os elementos atualmente à disposição para avaliar as características destes ventos são os acidentes por eles provocados.

8 MODÊLOS MATEMÁTICOS DOS VENTOS DE ALTA INTENSIDADE E DE SUA AÇÃO SOBRE UMA LINHA DE TRNSMISSÃO Estão sendo desenvolvidos em vários países: Canadá, Estados Unidos, Austrália, China, Brasil, etc. Existem dezenas de trabalhos publicados. Estão ainda em fase de pesquisa e desenvolvimento. Existe proposta (2013) para hipóteses de carregamento para consideração de downbursts e tornados. Aparentemente ainda estão em processo de maturação para inclusão em uma norma para projeto.

9 FERRAMENTAS À DISPOSIÇÃO DOS PROJETISTAS E CONCESSIONÁRIAS Normas Técnicas Publicações do CIGRÉ

10 NORMAS TÉCNICAS USUAIS NBR 5422 Projeto de Linhas Aéreas de Transmissão IEC Design Criteria of Overhead Transmission Lines EN Overhead electrical lines exceeding AC 45 kv As normas acima consideram apenas ventos sinóticos. Não são, portanto, aplicáveis aos ventos de alta intensidade. ASCE Guideline for Electrical Transmission Line Structural Loading Considera a ação de ventos de alta intensidade

11 OS EDITAIS DA ANEEL, DESDE O INÍCIO DOS ANOS 2000, EXIGEM QUE SEJAM CONSIDERADAS HIPÓTESES DE CARGA DE VENTOS DE TORMENTAS ELÉTRICAS A solução que tem sido adotada é uma hipótese arbitrária que admite as seguintes premissas: - Velocidade do vento igual à maior rajada de 3 s multiplicada por um fator igual a 1,10 ou 1,15, invariável com a altura. - Vento atuando sobre a estrutura e sobre 25% do vão médio, no sentido transversal, longitudinal ou oblíquo

12 PUBLICAÇÕES DO CIGRÉ TB 206 (2004) - Report on current practices regarding frequencies and magnitude of high intensity winds TB344 (2008) Big storm events. What we have learned TB 350 (2008) - How overhead lines respond to localized high intensity winds Basic understanding

13 HIPÓTESES DE CÁLCULO - TB 350 Sentido do vento Sentido do momento das forças exercidas pelo vento sobre a torre - As hipóteses DT,DL e DO correspondem à do vento de tormentas elétricas

14 APLICAÇÃO DA TB 350 NO BRASIL Uma força tarefa do CIGRÉ Brasil vem estudando a aplicação da hipótese DPB à estruturas projetadas no Brasil. Estão sendo analisadas 19 estruturas autoportantes e 7 estaiadas monomastro, para LTs de 230, 345 e 500kV. Os resultados já obtidos, para as torres estaiadas, mostram que as alterações com relação à hipótese de vento de alta intensidade considerada no Brasil, é pequena, considerando a mesma velocidade de vento nos dois casos. A hipótese DPA é considerada com os ventos extremos (ventos sinóticos)

15 PROPOSTAS PARA: DESENVOLVER METODOLOGIAS PARA ATENDER ÀS EXIGÊNCIAS DOS EDITAIS DA ANEEL APRIMORAR OS CONHECIMENTOS SOBRE VENTOS DE ALTA INTENSIDADE

16 PROPOSTA 1: BANCO DE DADOS DE ACIDENTES Que a ANEEL passe a exigir nos novos contratos de concessão de LTs, que seja feita uma análise detalhada de todo acidente que vier a ocorrer, segundo uma metodologia padronizada, a ser estabelecida. Deverão ser feitas duas análises: Meteorológica: tipo de vento, estimativa de parâmetros, etc Ver IT GLT13 Mecânica: comparação dos dados de projeto com os dados meteorológicos, identificação do tipo de falha das estruturas,etc.

17 PROPOSTA 1: BANCO DE DADOS DE ACIDENTES O custo desta eventual análise deverá estar incluído na RAP. Esta análise deverá fazer parte de um banco de dados acessível a todos os interessados. Os dados de acidentes anteriores deverão ser enviados à ANEEL para inclusão neste banco, mesmo que não estejam de acordo com a metodologia. Para os contratos de concessão já em vigor que não contemplam esta análise, a ANEEL poderia dar um desconto na PV após a entrega dos relatórios. Definir quem ficará a cargo de administrar este banco de dados.

18 PROPOSTA 1: BANCO DE DADOS DE ACIDENTES A localização dos acidentes deverá ser registrada em um mapa. Para cada acidente, deverá ser possível com um clique do mouse, obter todas as informações sobre o mesmo: data, nome da LT, localização; tipo de vento, velocidade presumida, número de torres afetadas, relatório completo do evento, etc.

19 PROPOSTA 2: EXPANDIR A REDE DE COLETA DE DADOS ANEMOMÉTRICOS A necessidade dessa expansão é inegável. Todos os Agentes do setor deverão ser incentivados a instalar sua própria rede em sua área de atuação. O investimento feito, a manutenção da rede e o processamento dos dados poderão ser considerados com o melhorias do ativo e serem remunerados. É necessário que seja estabelecido um protocolo único a ser seguido por todos os Agentes, definindo tipo de anemômetro, procedimentos de instalação, etc.

20 PROPOSTA 3: BANCO DE DADOS DE OCORRÊNCIAS DE VENTOS DE ALTA INTENSIDADE O banco de dados de ventos de alta intensidade não deve ficar restrito aos ventos que provocaram acidentes em linhas de transmissão. Devem ser registradas todas as ocorrências de ventos de alta intensidade. Um banco de dados completo como o proposto permitirá, dentro de alguns anos, a estimativa do período de retorno para todos os tipos de ventos de alta intensidade na região onde vier a ser implantada uma linha de transmissão. Um levantamento como esse é feito na Argentina e foi feito também na África do Sul.

21 PROPOSTA 3: BANCO DE DADOS DE OCORRÊNCIAS DE VENTOS DE ALTA INTENSIDADE A organização, levantamento de dados, atualização e manutenção deste banco deverá ficar a cargo de uma entidade a ser contratada. Talvez uma Universidade, como na Argentina. Os recursos viriam de todo o Setor Elétrico. Uma parcela da verba para projetos de P&D de todas as empresas seria destinada a essa finalidade. Como os dados desse banco interessam à diversos ramos da engenharia, às empresas de seguros, e outros, poderiam ser viabilizadas outras fontes de financiamento

22 PROPOSTA 4: PROJETOS DE P&D Desenvolver modelos de cálculo para o comportamento dos ventos de alta intensidade. Desenvolver modelos da resposta de uma LT à ação dos mesmos: - sobre as estruturas; - sobre os cabos; - sobre um trecho de LT. Desenvolver métodos de simulação que permitam estabelecer os eventos que poderiam ter causado a falha de uma estrutura ou mais estruturas (cascata) e a sequência de falha das estruturas. Estabelecer coeficientes de arrasto para os ventos de alta intensidade.

23 PROPOSTA 4: PROJETOS DE P&D Sugestão: Parte dos recursos dos projetos de P&D deverá ser destinada, obrigatoriamente, à pesquisa básica (modelos teóricos e experimentais) e não apenas ao desenvolvimento de projetos que possam gerar patentes ou tragam um retorno financeiro imediato. Uma parcela destes recursos poderia, entre as várias possibilidades, ser destinada a projetos de P&D relacionados aos ventos de alta intensidade.

24 MUITO OBRIGADO (até 15/12/2017) (após 15/12/2017)

25 NORMA ASCE 74 Guideline for Electrical Transmission Line Structural Loading Analisa os tipos de ventos de alta intensidade: correntes descendentes (downbursts), micro descendentes (microbursts) e tornados; Critérios Tornado: considera tornados categoria F2, com velocidades entre 181 e 251 km/h, frente de atuação de 60 a 150 m; hipótese: vento atuando apenas sobre a estrutura, cargas horizontal e vertical transmitidas pelos cabos iguais a zero. Corrente descendente: como tem velocidade menor e frente de atuação maior que a de um tornado, considerar como uma hipótese de vento extremo. Micro descendente: como tem velocidade da ordem de um tornado, frente de atuação de 100 a 200 m, considerar como uma hipótese de tornado sem desprezar a carga vertical transmitida pelos cabos

26 ESCALA FUJITA

28 LEVANTAMENTO DE DADOS NA ARGENTINA Na Argentina, desde 1971, são analisados os rastros dos danos produzidos durante a passagem de tormentas severas, caracterizadas por quatro variáveis: (F) Intensidade, definida pelo valor máximo da intensidade dos danos segundo a escala F de Fujita; (f) Direção média do vento sobre a área afetada, (A) Área total afetada (em km2), (a = W / L) Relação de aspecto= relação entre a largura (W) e o comprimento (L) da área afetada. REF: Altinger de Schwarzkopf,M.L. Fenómenos severos que afectan a las LEAT en Argentina. Evaluación del riesgo - Comparación de resultados con otros métodos.

29 Exemplos de Levantamentos Obtidos na Argentina

34 HIPÓTESES DE CÁLCULO - TB 350 Sentido do vento Sentido do momento das forças exercidas pelo vento sobre a torre - As hipóteses DT,DL e DO correspondem à do vento de tormentas elétricas

35 Vento

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