XX Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica SENDI 2012-22 a 26 de outubro Rio de Janeiro - RJ - Brasil ISMAR ESAÚ DOS SANTOS Seccional Brasil S.A ismar@seccional.com.br Utilização de Estruturas de Emergência em Variantes Provisórias de Linhas de 138 kv Palavras-chave Estrutura de Emergência Linha de Transmissão Manutenção Recapacitação Resumo O trabalho apresenta a utilização de torres de emergência triangulares de aço tipo TET Torre de Emergência Triangular, originalmente desenvolvida pera emprego em Linhas de Transmissão até 500 kv porém usada com sucesso em Variantes Provisórias de Linhas de transmissão de 138 kv para atendimentos de emergência e para serviços de Recapacitação de Linhas. São abordadas suas concepções básicas e carregamentos bem como os esquemas de utilização mais usuais em diversas situações e casos típicos de utilização para linhas de 138 kv 1. Introdução Por força dos contratos de concessão, as Concessionárias de Transmissão e de Distribuição de Energia Elétrica devem atender cláusulas de confiabilidade e eficiência na prestação dos serviços, obrigando-se a manter uma infra-estrutura para atendimento de sinistros em suas linhas de transmissão e subtransmissão, sejam eles por causas naturais (vendavais, deslizamentos de terra, inundações, etc.) ou provocadas por ações humanas (colisões de aeronaves e veículos, vandalismo, incêndios, etc.). Nesse contexto, o uso de Torres de Emergência torna-se um ítem obrigatório para a construção de Variantes Provisórias com a rapidez requerida para cada caso, visto que a reconstrução nos padrões originais da linha em geral requer prazos bem maiores por exigir reconstrução ou recuperação das fundações e total remoção das torres sinistradas. No final dos anos 70 a Seccional Brasil introduziu no mercado as torres de emergência estaiadas tipo Delta, formadas por 2 mastros tubulares, tendo sido muito utilizadas em variantes provisórias de linhas de 138, 460 e 500 kv ao longo de 30 anos. Por serem fabricadas em aço patinável, resistente a corrosão, as primeiras unidades fornecidas são utilizadas até hoje em atendimentos de emergência e serviços de 1/12
recapacitação de linhas de 138 kv. Essas torres, por possuirem altura total fixa em 23m, são limitadas para tranpor grandes vãos e matas ciliares, que não podem ser cortadas e desbastadas, mesmo em situações de emergência. Para resolver essa questão e oferecer uma alternativa às estruturas modulares de alumínio importadas que chegaram ao mercado brasileiro nos anos 90, a Seccional Brasil desenvolveu em 2006 a torre TET Torre de Emergência Triangular, formada por módulos treliçados de aço e que pode ser montadas em alturas até 90m. 2. Desenvolvimento Desenvolvimento da Torre TET A Torre TET Torre de Emergência Triangular na configuração Monomastro Suspensão com braços (mísulas) foi projetada para uso em variantes provisórias de linhas até 500 kv com 2 cabos CAA 636 kcmil / fase (Grosbeak), com disposição triangular das fases, vãos de vento e de peso até 450m e ventos máximos de 115 km/h (31,94 m/s) conforme NBR4522. Usando os critérios atuais da norma IEC 60826, nessa configuração de cabos e vãos, com altura de 26,9m, altitude de 500m e temperatura ambiente de 15ºC, a TET suporta rajadas de vento com período de integração de 2 segundos de até 124 km/h, em alinhamento e até 110 km/h, com ângulo máximo de 5 graus. No seu desenvolvimento buscou-se uma Torre que fosse leve, fácil de transportar e montar, com módulos que permitissem sua montagem manual sem uso de guindastes para locais de difícil acesso e montagem em alturas variáveis que permitissem traspor matas ciliares com 30m altura ou mais e não exigisse fundações. Na etapa de desenvolvimento foram realizados ensaios em estação de testes usando o mesmo mastro em configurações Monomastro Suspensão e Monomastro Ancoragem, coma configuração acima e também com mastro duplo na configuração de circuito horizontal com feixes de 4 cabos grosbeak por fase, mantendo o vão de 450m. 2/12
FIGURA 1 Torre TET Configuração básica até 500 kv e disposição das âncoras Características Principais da Torre TET A Torre TET possui seção triangular, favorecendo a distribuição dos esforços entre os montantes e apresentando coeficiente de arrasto ao vento bem inferior à seção retangular comumente utilizada em outros tipos de torres Os montantes são tubulares com conexôes flangeadas, apresentando menor resistência ao vento e resistência a compressão superior em até 30% comparado aos perfilados em cantoneira Todos os elementos estruturais são fabricados em aços patináveis, resistentes à corrosão e com resistência ao escoamento mínimo de 375 N/mm² (38,2 kgf/mm²), valor superior ao dos aços ASTM A36 e A572 utilizados em estruturas treliçadas convencionais. O mastro é formado por módulos de 3 e 6 m de comprimento. O módulo maior, de 6m, pesa 325 kg porém pode ser transportado desmontado e a sua peça mais pesada, a coluna, pesa 65 kg, permitindo levar manualmente até locais de dificílimo acesso. Essas concepções utilizadas no projeto resultaram em uma torre com peso superior em apenas 30% ao das estruturas similares em alumínio, importadas, de custo elevado e que requerem cuidados especiais na aplicação e no estaiamento. 3/12
As torres TET são robustas e de fácil manuseio, tendo com um dos pontos fortes o uso de braços metálicos (mísulas), facilitando os trabalhos de instalação e grampeamento dos cabos. As similares de alumínio só possuem braços isolantes, dificultando o trabalho de lançamento e instalação de cabos e requerendo ou uso de escadas para acesso as extremidades nas manobras com cabos. Uso da Torre TET em Variantes Provisórias de 69 e 138 kv 4.1 Configuração Monomastro Suspensão A utilização em tensões até 138 kv permite reduzir a distância vertical entre fases e, com apenas 1 cabo por fase, possibilitando uso de vãos maiores porém não o dobro pois o uso de circuito vertical em apenas um lado (circuito simples) causa um certo desequilíbrio à torre que deve ser compensado na extensão dos vãos de vento e peso admissíveis. FIGURA 2 Torre TET Configueração Monomastro Suspensão para 138 kv - Circuito Simples e Circuito Duplo 4/12
Na tabela 1 são apresentados os vãos máximos admissíveis para alguns cabos mais frequentemente utilizados em Variantes Provisórias de 138 kv. Foram considerados os esforços devido ao peso e ao vento máximo, para a altura da estrutura sté 36,9m. Obviamente, os vãos mais longos indicados na tabela serão viáveis somente com as torres posicionadas em colinas ou morros ou com o aumento das alturas inserindo mais conjuntos de estais. Os esforços de vento foram tomados para vento de 110 km/h (rajada 30,5m/s a 10m altura, período de integração de 2 segundos com correções das alturas conforme IEC 60826), compatível com utilização de variantes provisórias nas regiões Sul e Sudeste do Brasil. Tabela 1 - Vãos Máximos de aplicação para Diversas Alturas Configuração Ancoragem A Torre TET também pode ser usada como ancoragem fim de linha ou intermediária, requerendo na montagem pelo menos um estai provisório no sentido de aplicação das carga para equilibrar o mastro até a instalação da primeira fase. 5/12
Fig 3 -Torre TET Configuração Monomastro Ancoragem para 138 kv 6/12
Fig 4 - Ancoragem intermediária em alinhamento 7/12
Fig 5 Treinamento de Montagem de Variante Provisória com Torres TET 138 kv 8/12
Fig 6 - Aplicação de Torres TET em Variantes Provisórias de 138 kv para obras de Recapacitação Aplicação de Torres TET em Variante de Emergência em 138 kv Em 28 de dezembro de 2011 um vendaval causou a queda de 4 Estruturas Metálicas da LT de 138 kv São Carlos 2 - Rio Claro 1, a poucos quilômetros da Cidade de Rio Claro, SP. A ocorrência foi no final da tarde e a localização e avaliação dos estragos só foi feita à noite. Assim, as estruturas de emergência e materiais para recuperação provisória só chegaram ao local no final da manhã do dia seguinte, 29. Ao anoitecer do dia 30, dois dias após a queda e com menos de 1 dia e meio de trabalho, a Concessionária concluiu a montagem da Variante de Emergência para um circuito, utilizando 4 Torres TET com alturas entre 30 e 36,9 m, demonstrando mais uma vez a praticidade e eficiência das torres TET no atendimento de emergências em Linhas de Transmissão. Um dos vãos da Variante provisória tinha quase 800m de extensão 9/12
Fig. 7 - Torre TET Monomastro Suspensão 1 Circuito 138 kv 1 cabo 336,4 MCM / fase Altura total: 36,9 m- Altura útil 30,0 m - ; Vão Peso: 700m ; Vão Vento: 565m Vãos adjacentes (dados aproximados):780 e 350m Fig8 - Disposição das Mísulas Circuito Vertical 138 kv Espaçamento de 3 m entre fases 10/12
Fig. 9 - Detalhe das fundações das âncoras e da base (sem fundações) Fig. 10 - Torre TET 36,9m 11/12
Fig. 11 Içamento de módulos e mísulas em montagem manual (sem guindaste) 3. Conclusões A torre de emergência triangular - TET é uma ferramenta de grande utilidade para diversas utilizações em serviços de recapacitação de linhas ou de atendimento de emergência, com sucesso em diversas situações ao longo dos últimos anos. A robustez é um dos pontos fortes permitindo várias configurações de uso, possuindo alternativa de braços metálicos que facilitam as manobras com os cabos e não exigindo excesso de cuidados especiais no manuseio, comuns em estruturas similares de alumínio Outro ponto forte é a simplicidade do conjunto e facilidade de montagem e desmontagem. Não requer softwares complexo para seu uso, sendo o treinamento dos montadores e dos coordenadores simplificado. 4. Referências bibliográficas [1] IEC-60826/2003 Desingn Criteria of Overhead Transmission Lines [2] NBR-5422/1985 Projeto de Linhas Aéreas de Transmissão de Energia Elétrica [3] Abreu, Paulo E, Jr ;Genorazzo, Ivo, Jr; Santos, Ismar Esaú - Torre de Emergência Triangular para Linhas de Transmissão de 500 kv GLT 07, XIX SNPTEE,outubro/2007. 12/12