Ano 14 - Edição 167 Dezembro de 2019
Legalização de projetos e tendências do mercado
Aprenda como legalizar um projeto fotovoltaico na concessionária e conheça mais sobre tecnologias como sistemas híbridos, drones e a sinergia de veículos elétricos com a energia solar
A mecânica Newtoniana é insuficiente para calcular e projetar linhas aéreas de transmissão O trabalho aborda o problema clássico de cálculo e projeto de um vão ancorado e analisa o aspecto de confiabilidade de condutores e estruturas para linhas clássicas de até 500km Normatização para o teste de conformidade dos indicadores de tensão em regime permanente
Sumário atitude@atitudeeditorial.com.br Diretores Adolfo Vaiser Simone Vaiser Assistente de circulação, pesquisa e eventos Henrique Vaiser – henrique@atitudeeditorial.com.br Assistente de criação Victor Gargano - victor@atitudeeditorial.com.br Administração Paulo Martins Oliveira Sobrinho administrativo@atitudeeditorial.com.br Editora Luciana Freitas - 80.519-SP luciana@atitudeeditorial.com.br Publicidade Diretor comercial Adolfo Vaiser - adolfo@atitudeeditorial.com.br Contatos publicitários Ana Maria Rancoleta - anamaria@atitudeeditorial.com.br Representantes
Suplemento Renováveis
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Fascículo: Legalização de projetos e tendências do mercado Notícias de mercado Coluna solar: Os desafios tributários do setor solar fotovoltaico Coluna eólica: E segue o crescimento dos Certificados de Energia Renovável
Paraná / Santa Catarina Spala Marketing e Representações Gilberto Paulin - gilberto@spalamkt.com.br João Batista Silva - joao@spalamkt.com.br (41) 3027-5565 Direção de arte e produção
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Editorial
6
Coluna do consultor
Leonardo Piva - atitude@leonardopiva.com.br Consultor técnico José Starosta
Será que conseguiremos botar o País para a frente?
Colaborador técnico de normas Jobson Modena Colaboradores técnicos da publicação
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Daniel Bento, João Barrico, Jobson Modena, José Starosta,
Seções Mercado, Empresas e Produtos
Juliana Iwashita, Roberval Bulgarelli e Sergio Roberto Santos Colaboradores desta edição Angelo Cesar Colombini, Antônio Roberto Panicali, Bruno Soares Moreira Cesar Borba, Elbia Gannoum, Fábio Nieves Barreira, Francisco de Assis Araújo Gonçalves Jr., Geraldo R. de Almeida, Hans Rauschmayer, Hélio Eiji Sueta, Javier Aprea, Jobson Modena, José Starosta, Júlia Fernandes Araujo, Lorenna Baptista de Oliveira, Luana Merenciano da Silva, Márcio Zamboti Fortes, Paulo E. Q. M. Barreto, Rafael Morgado, Roberval Bulgarelli, Rodrigo Sauaia e Ronaldo Koloszuk
Painel de notícias
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Fascículos BIM – Building Information Modeling / Modelagem das Informações da Construção Equipamentos para ensaios em campo Linhas elétricas para baixa tensão
A Revista O Setor Elétrico é uma publicação mensal da Atitude Editorial Ltda., voltada aos mercados de Instalações Elétricas, Energia e Iluminação, com tiragem de 13.000 exemplares. Distribuída entre as empresas de engenharia, projetos e instalação, manutenção, indústrias de diversos segmentos, concessionárias, prefeituras e revendas de material elétrico, é enviada aos executivos e especificadores destes segmentos. Os artigos assinados são de responsabilidade de seus autores e não necessariamente refletem as opiniões da revista. Não é permitida a reprodução total ou parcial das matérias sem expressa autorização da Editora. Capa: 2jenn | shutterstock.com Impressão - Mundial Gráfica e Editora
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Cinase TEC A mecânica Newtoniana é insuficiente para calcular e projetar linhas aéreas de transmissão
48
Espaço 5419 Uso de telhas feitas com ligas metálicas como sistema de captores naturais – Parte 2
50
Distribuição - Correios
Espaço SBQEE Normatização para o teste de conformidade dos indicadores de tensão em regime permanente
Atitude Editorial Publicações Técnicas Ltda. Rua Piracuama, 280, Sala 41 Cep: 05017-040 – Perdizes – São Paulo (SP) Fone/Fax - (11) 3872-4404 www.osetoreletrico.com.br atitude@atitudeeditorial.com.br
Filiada à
Colunistas
52 54 56
Jobson Modena – Proteção contra raios José Starosta – Energia com qualidade Roberval Bulgarelli – Instalações Ex
3
Editorial
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O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
www.osetoreletrico.com.br
Ano 14 - Edição 167 Dezembro de 2019
Legalização de projetos e tendências do mercado
Aprenda como legalizar um projeto fotovoltaico na concessionária e conheça mais sobre tecnologias como sistemas híbridos, drones e a sinergia de veículos elétricos com a energia solar O Setor Elétrico - Ano 14 - Edição 167 – Dezembro de 2019
A mecânica Newtoniana é insuficiente para calcular e projetar linhas aéreas de transmissão O trabalho aborda o problema clássico de cálculo e projeto de um vão ancorado e analisa o aspecto de confiabilidade de condutores e estruturas para linhas clássicas de até 500km Normatização para o teste de conformidade dos indicadores de tensão em regime permanente
Edição 167
Um ano decisivo para o Brasil
Mais um ano se encerrou e o clima que permanece é de
na construção civil, sejam obras de grande porte, sejam
expectativa e apreensão por parte do brasileiro em relação
pequenas construções e reformas residenciais.
ao futuro que 2020 trará. Investidores estão interessados em
saber o que os próximos 12 meses reservam para a economia
crescimento do Produto Interno Bruto (PIB), 2020 promete
brasileira; já a população aguarda ansiosamente pela abertura
ser um período em que o Brasil terá de superar grandes
de novos postos de trabalho, ou ainda, por ações que
obstáculos para reverter o cenário econômico e colocar ordem
impulsionem a geração de emprego e renda no País, a fim de
na casa. Como medida, a Reforma da Previdência é um passo
reduzir o quadro atual, composto por aproximadamente 12
essencial para garantir a viabilidade do sistema de seguridade
milhões de desempregados.
social e a sustentabilidade da dívida pública. Porém, para
assegurar o crescimento sustentado da economia brasileira,
Segundo dados apresentados recentemente pela
Apesar de o Governo ter elevado a previsão de
Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica
o governo precisará buscar uma "ambiciosa agenda de
(Abinee), o faturamento e a produção do setor ficaram
reformas", incluindo reformas tributárias, abertura comercial e
estáveis em 2019, pois, mesmo diante do crescimento nominal
investimento em infraestrutura.
de 5%, não houve aumento real no total faturado, que fechou
o ano em R$154 bilhões.
noite, mas, para que se alcance resultados eficazes e metas
bem-sucedidas, é necessário manter uma constante, sempre
Quanto à área de Geração, Transmissão e Distribuição de
O fato é que nenhuma mudança ocorre do dia para a
Energia Elétrica (GTD), o faturamento nominal permaneceu
defendendo os interesses públicos ao invés dos pessoais.
no mesmo nível de 2018, que, deflacionado, representa
queda real de 4,5%. Também nesse caso, tal desempenho
mais incentivos à pesquisa e ao desenvolvimento, quebra de
acompanha a produção de bens de capital para o setor
paradigmas, projetos saindo do papel, estímulos à indústria
de energia elétrica, que, com base nos dados do Instituto
nacional, mais igualdade aos cidadãos, e que possamos
Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), deverá recuar
continuar juntos, batalhando pelo crescimento do nosso
cerca de 2%, mantida a mesma comparação.
mercado.
Nos casos de Utilidades Domésticas e Material Elétrico
de Instalação, foram observados incrementos de 8% e 9%,
A minha esperança é que tenhamos um Brasil melhor, com
Desejo a todos um próspero ano novo, repleto de boas
notícias!
respectivamente, o que representam acréscimos reais de 2,5% e 3,6%. O desempenho da área de Material Elétrico
Feliz 2020!
de Instalação é atribuído à retomada dos investimentos
Luciana Freitas
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Revista O Setor Elétrico
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Coluna do consultor
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
José Starosta é diretor da Ação Engenharia e Instalações e membro da diretoria do Deinfra-Fiesp e da SBQEE. É consultor da revista O Setor Elétrico jstarosta@acaoenge.com.br
Será que conseguiremos botar o País para a frente?
No final deste 2019, uma ponta de otimismo surge com o anúncio da
previsão do aumento do Produto Interno Bruto (PIB) da ordem de 1%, contrariando as previsões de meses atrás. Como dizem os especialistas e até o próprio ministro Guedes, temos que esperar que este resultado não seja mais um “voo de galinha”. Fato é que sendo o voo de galinha ou de águia, os simples mortais que são os responsáveis pela renda (empregador ou empregado) não suportam mais trabalhar sem resultados; altas taxas, altos impostos, ineficiência nos processos, burocracias estúpidas, sem contar as patologias administrativas e burocráticas que o Brasil está acometido já há bom tempo, como o baixo nível das instituições de ensino (nossos recém-formados chegam ao mercado sem saber a diferença da tensão eficaz e os valores da forma de onda).
Outros fatores de sofrimento são os altos custos de logística para a
operação de nossas empresas, quer para o transporte de pessoas e de carga, taxas escandalosas de portos e aeroportos e outros prejuízos decorrentes da deficiência de nossa infraestrutura, como a incompetência na questão da ligação ferroviária rápida entre os principais centros urbanos do País. Pior, devido à roubalheira que se estabeleceu por aqui nos últimos anos, não temos certeza se as empreiteiras que sobraram poderão construir o que falta. A boa expectativa deste ponto é que tudo indica que os custos dos empreendimentos futuros serão mais próximos da realidade, pois não alimentarão corrupção. Será?
As mudanças estruturais que são perseguidas pelo atual governo, trazem uma
ponta de esperança e podem impactar na redução dos custos operacionais e de impostos das empresas e empregados, melhor situação para a sobrevivência da previdência e redução das taxas de juros com incremento dos financiamentos. Tudo isso depende de nossos deputados e senadores que não conseguem entender que estão lá para discutir grandes questões nacionais e não para benefício próprio. Que o voo de águia nos guie para a reconstrução de um novo momento, privilegiando os que trabalham e que efetivamente respondem pelo nosso crescimento.
Painel de mercado
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O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Perigo das redes aéreas de energia é maior no verão Marcada por fortes chuvas e ventanias, a estação deixa a população ainda mais vulnerável aos perigos da rede de distribuição de energia elétrica construída de forma aérea
O verão é uma das estações mais
aguardadas
pelo
brasileiro.
O
altas
desse
período
temperaturas,
no
do
ano.
entanto,
Daniel Bento.
calor,
as férias e as praias são alguns dos atrativos
podendo morrer”, informa o especialista
a sua atenção redobrada.
As
Cuidados a serem adotados pela população
Queda de árvores e cabos soltos – Muitas vezes, os fortes ventos provocam
vêm
acompanhadas do aumento da umidade,
As
energia
a queda de cabos elétricos, seja apenas
com chuvas intensas e fortes ventos,
representam mais de 99% da infraestrutura
pelo vento em si, ou devido à queda de
provocando
redes
aéreas
de
desligamentos
de distribuição de eletricidade no país e
árvores e galhos sobre a rede elétrica.
e acidentes envolvendo a rede aérea de
são altamente vulneráveis às condições
Tal condição oferece grande risco de
energia elétrica, muito vulnerável aos
climáticas. “No verão, as cidades sofrem
acidente, tendo em vista que este cabo
efeitos climáticos. Por este motivo, todo
com as fortes tempestades que afetam a
pode estar energizado. Em situações
cuidado é pouco. O especialista em
rede e deixam milhares de pessoas sem
como essa, em nenhuma hipótese esse
energia Daniel Bento, diretor executivo da
energia elétrica. Mas a pior consequência
cabo deve ser tocado. As pessoas não
Baur do Brasil, alerta para alguns cuidados
são os acidentes com as pessoas que
devem sequer se aproximar, pois apenas
especiais que a população deve tomar o
entram em contato com a rede energizada,
a proximidade dos cabos energizados de
ano todo, mas que nesse período deve ter
sofrendo queimaduras ou até mesmo
alta tensão utilizados nas redes aéreas já é
recorrentes
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
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suficiente para causar um choque elétrico. Busca por abrigo em árvores – A busca por abrigo das tempestades debaixo de árvores também deve ser evitada, não apenas pelos motivos apresentados anteriormente sobre a queda dos cabos, mas também devido à possibilidade de um raio cair na árvore, podendo vir a atingir também a pessoa. Queima de equipamentos – Raios e trovões também potencializam os danos causados pela rede elétrica aérea, pois quando eles atingem a rede, a descarga elétrica pode se propagar para dentro das casas, danificando equipamentos elétricos. Neste caso, a melhor ação possível a ser adotada é desconectar estes equipamentos da tomada em situações de tempestade com incidência de raios. Pipas – As pipas em contato com a rede elétrica oferecem um perigo muito grande para as pessoas que estão empinando, em geral crianças e adolescentes. Não é raro as pipas se enroscarem nos fios da rede elétrica aérea, podendo conduzir a eletricidade até a pessoa que está segurando a linha, principalmente se ela tiver cerol ou outro tipo de material que as crianças gostam de utilizar. É muito importante orientá-las para empinar suas pipas apenas em regiões abertas, que não tenha rede elétrica próxima.
Solução definitiva para o problema
As orientações e recomendações citadas são apenas
para minimizar os danos e acidentes, convivendo com esses riscos proporcionados pela rede de distribuição aérea. Contudo, para resolver o problema em definitivo, a solução mais segura para a população é converter a rede elétrica para a forma subterrânea.
Muitos países do mundo já adotam essa solução. Embora
o Brasil conte com essa configuração de rede, ela está concentrada em poucas regiões centrais e, normalmente, turísticas, como a Avenida Paulista, em São Paulo (SP), a Esplanada dos Ministérios, em Brasília (DF), e a Orla de Copacabana, no Rio de Janeiro (RJ).
Além da visível vantagem estética, a rede de energia
subterrânea é considerada muito mais confiável e segura por não estar sujeita aos efeitos do clima. “Com as redes subterrâneas, as cidades se beneficiam com a melhora das condições de segurança para toda a população e ainda proporciona condições mais atrativas para o turismo, tendo em vista a grande evolução na condição estética da paisagem urbana”, conclui Bento.
Painel de mercado
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O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Faturamento e produção do setor eletroeletrônico permanecem estáveis em 2019 Segundo a Abinee, apesar do crescimento nominal de 5%, não houve aumento real no total faturado, que fechou o ano em R$154 bilhões
O faturamento da indústria eletroeletrônica
encerrou 2019 em R$154 bilhões. De acordo com a Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica (Abinee), que divulgou seus indicadores anuais no dia 05 de dezembro, apesar do crescimento nominal de 5% na comparação com 2018 (R$146,1 bilhões), não houve aumento real, uma vez que a inflação do setor, segundo o Índice de Preços ao Produtor (IPP), também fechou o ano em 5%.
A produção industrial de bens eletroelet
rônicos
também
apresentou
estabilidade
em 2019 em relação ao ano passado. Já a utilização da capacidade instalada subiu de 74% para 75% este ano. A estabilidade no faturamento e na produção do setor ocorre após dois anos consecutivos de resultados positivos. “Este
Balança comercial
um Índice de Confiança positivo, porém menor
ano, o setor andou de lado e não conseguimos
As exportações pouco contribuíram para o
do que o do ano passado”, observa Barbato. Em
apresentar crescimento”, afirma o presidente
faturamento da indústria eletroeletrônica, com
novembro de 2018, logo depois das eleições,
executivo da Abinee, Humberto Barbato. Ele
queda de 5% em 2019, passando de US$5,9
o otimismo era maior e o ICEI havia alcançado
ressalta que a atividade produtiva ficou aquém
bilhões para US$5,6 bilhões. Já as importações
65,2 pontos.
das expectativas, em função, principalmente,
subiram 1%, de US$31,8 bilhões, em 2018, para
da demora na aprovação das reformas, que só
US$31,9 bilhões este ano. Com isso, o déficit
Produto Interno Bruto (PIB) de 2,2% e inflação
tiveram encaminhamento positivo no segundo
da balança comercial deve atingir US$26,4
em torno de 3,6% ao ano em 2020, o setor
semestre.
bilhões, total 2% superior ao apresentado em
eletroeletrônico espera um crescimento nominal
2018 (US$25,9 bilhões).
de 8% e real (descontada a inflação) de 4% no
Emprego
Considerando a projeção de crescimento do
faturamento, que deve alcançar R$166 bilhões.
Perspectivas
número de empregados do setor, que subiu
Para 2020, os empresários do setor
na produção e aumento no nível de emprego,
de 232,2 mil para 235 mil trabalhadores em
têm expectativas favoráveis. A mais recente
que deve passar de 235 mil para 239 mil
2019, um acréscimo de 2,8 mil postos de
Sondagem realizada com os associados da
trabalhadores.
trabalho, correspondente a um aumento de
Abinee indicou que 76% das empresas projetam
1,2%.
crescimento nas vendas/encomendas no próximo
bilhões) e as importações, 11% (US$35,3
ano; 21%, estabilidade e apenas 3%, queda.
bilhões) — neste último caso, em função da
está longe de alcançar os níveis de emprego
esperada ampliação na atividade produtiva.
dos anos anteriores. Em dezembro de 2013,
Setor Eletroeletrônico (ICEI) divulgado pela
“Aos poucos, a economia vai se reativando
o setor empregava 308,6 mil trabalhadores.
Abinee, em novembro, atingiu 61 pontos. Acima
e o ambiente parece demonstrar uma maior
“São
de 50 pontos, o ICEI indica confiança do
confiança dos empresários”, afirma o presidente
empresário. “Estamos encerrando 2019 com
do Conselho da Abinee, Irineu Govêa.
Houve,
entretanto,
incremento
no
Apesar disso, a indústria eletroeletrônica
empregos
que
dificilmente
recuperados”, afirma Barbato.
serão
Também o último Índice de Confiança do
A Abinee também projeta elevação de 3%
As exportações devem crescer 4% (US$5,8
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O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Leilões de Energia Existente A-1 e A-2 movimentam R$918 milhões A Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) e a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) realizaram, no dia 06 de dezembro, os Leilões de Energia Existente A-1 e A-2 de 2019, com negociação de 508.776MWh (29MW médios) em energia elétrica para fornecimento entre 1º de janeiro de 2020 e 31 de dezembro de 2021 e 4.888.080MWh (279MW médios) entre 1º de janeiro de 2021 e 31 de dezembro de 2022. Ao todo, foram negociados R$918,9 milhões.
O Leilão de Energia Existente A-1 negociou energia ao preço médio de R$ 158,37/MWh,
com deságio de 16,65% em relação preço-teto estabelecido, de R$190,00/MWh.
No Leilão de Energia Existente A-2, foram negociados 4.888.080MWh ao preço médio
de R$171,52/MWh, alcançando deságio de 9,7%. Quatro empreendimentos térmicos a gás natural negociaram energia no certame, sendo três localizados no Maranhão e um em Minas Gerais. Os certames tiveram como objetivo a venda de energia elétrica proveniente de empreendimentos existentes para suprir as necessidades de distribuidoras que atendem o consumidor final.
ONS, CCEE e EPE divulgam projeção da carga para o período de 2020 a 2024 Carga do SIN deverá crescer 3,7%, em média, no quadriênio O Operador Nacional do Setor Elétrico
(ONS),
a
Câmara
de
Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) e a Empresa de Pesquisa Energética
(EPE)
divulgaram
os
dados da Previsão de carga para o Planejamento
Anual
da
Operação
Energética – Ciclo 2020 (2020-2024). Para o período 2020-2024, a previsão é de um crescimento médio da carga de 3,7% por ano. Somente em 2020, a carga deverá aumentar 4,2% no Sistema Interligado Nacional (SIN), considerando uma elevação do Produto Interno Bruto (PIB) de 2,3%.
As previsões de elevação da carga do SIN para os próximos anos estão relacionadas à
melhora da expectativa da economia brasileira, que demonstra sinais de retomada gradual, fato que resultou em revisões positivas da expectativa do PIB das instituições econômicas e financeiras.
A expectativa é que a carga registre um crescimento de 2,1% em 2019, fechando
o ano com 67.975MW médios, uma redução de 363MW médios em relação à 2ª revisão quadrimestral de 2019, divulgada em julho.
Painel de empresas
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O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
DuPont muda estratégia de negócios de EPIs no Brasil Divulgação / DuPont
Reformulação prevê abordagem focada nas necessidades de cada segmento industrial
Mensagem e ação focadas na proteção
de especificação e compra de EPIs. "Se
mundo em que operam. A DuPont continua
ideal dos trabalhadores de acordo com as
antes apresentávamos nosso portfólio de
a desenvolver insights profundos sobre os
especificidades de cada segmento industrial.
uma forma mais geral para a indústria, agora,
clientes nos setores de Óleo e Gás, Utilitários
Essa é a nova estratégia da área de segurança
vamos apontar tecnologias focadas nos riscos
e
e
Manufatura
para
fornecer
soluções
globalmente
de cada segmento industrial", afirma Matheus
personalizadas, trazendo a ciência para a
chamada de Safety & Construction (S&C),
Barbosa, gerente de marketing da DuPont
força de trabalho global de hoje.
que contempla a plataforma de soluções para
Personal Protection para a América Latina.
segurança do trabalho, ou DuPont Personal
O novo site de DuPont ™ Nomex ® explica a
Saúde do Trabalho, plataforma viabilizada pelo
Protection.
utilização do material em diversos segmentos.
Ministério Público do Trabalho e OIT Brasil,
A mudança vem no esteio de uma
"Nossa ideia é falar a língua de cada vertical
de 2012 a 2018, o número de acidentes
nova fase na história da DuPont, com a
de indústria, porque o cotidiano desses
de trabalhadores com carteira assinada
segregação da antiga holding DowDuPont
trabalhadores é diferente e exige soluções
foi superior a 4,5 milhões. Desses, mais de
em três empresas independentes. Esta
específicas de segurança", explica.
17.700 foram fatais. Nesse período, o Instituto
nova DuPont está estruturada para atender
Como exemplo, Barbosa cita que o
Nacional do Seguro Social (INSS) gastou
as necessidades do usuário final, com uma
trabalhador de uma plataforma de petróleo
mais de R$85,2 bilhões com afastamentos
tomada de decisão mais ágil, o que vem ao
enfrenta riscos diferentes de um funcionário
acidentários.
encontro das necessidades do País.
de uma hidrelétrica. "O primeiro, precisa
prioritariamente
às
outras ações, como treinamento de equipes
está focado em trazer soluções simplificadas
proteções térmica e química. O segundo,
específicas, reformulação de plataformas
para os gerentes de segurança. Um exemplo
de vestimentas que garantam segurança
digitais (como o DuPont ™ SafeSPEC ™)
bastante atual é o portfólio global de Nomex®,
primordial contra arco elétrico", comenta.
e mudanças no portfólio da empresa. Para
que atende às necessidades dos usuários de
A DuPont Personal Protection torna mais
Barbosa, a nova abordagem também permitirá
equipamentos de proteção individual industrial
fácil o processo de especificação de peças
maior proximidade e agilidade no recebimento
(EPI). Hoje, os produtos têm certificações
de vestuário para os gerentes de segurança,
de insights de clientes, garantindo soluções
com padrão global, simplificando o processo
porque foram certificadas nas regiões do
cada vez melhores e mais personalizadas.
construção
da
DuPont,
O portfólio de proteção pessoal da DuPont
de
EPIs
voltados
Segundo o Observatório de Segurança e
A nova estratégia envolve uma série de
13
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
ABB assina contrato para atualizar usina hidrelétrica da Copel no Brasil Investimento de US$2,5 milhões na usina hidrelétrica Governador José Richa busca melhorar a confiabilidade da energia no estado do Paraná permite que o loop de controle do Unitrol®
soluções e tecnologias para a indústria 4.0,
6000 reaja mais rapidamente às perturbações
fornecerá sistemas de excitação e regulação
da rede, sem desconectar a unidade da rede. O
de velocidade para quatro unidades geradoras
Unitrol® 6000 SES também possui dois canais
na usina hidrelétrica Governador José Richa,
separados e um canal de backup adicional para
construída há 20 anos, no rio Iguaçu, e ajudará
controle de emergência do gerador. Cada canal
a Companhia Paranaense de Energia (Copel)
é projetado para lidar com a corrente máxima de
a melhorar a visibilidade de seus dados
campo, aumentando a confiabilidade.
operacionais, utilizando diagnósticos preditivos.
A usina hidrelétrica produz 1240MW de energia
para substituir ou adicionar componentes
instalada, com capacidade para atender às
sem parar ou desligar o sistema –, enquanto o
e um total de mais de 130 milhões de MWh
demandas de energia de aproximadamente
sistema ainda estiver em operação, melhorará
gerados, chegou a hora de modernizar a usina
4,5 milhões de habitantes, cerca de 40% da
a disponibilidade e estenderá o tempo de
Governador José Richa para garantir que seus
população do Paraná. “A atualização do sistema
atividade do gerador na planta. O tempo maior
altos níveis de desempenho e confiabilidade
de excitação e dos reguladores de velocidade
de atividade aumenta a lucratividade, além de
permaneçam. O suporte ao ciclo de vida da
da turbina e sua integração no sistema de
proteger os componentes elétricos.
ABB nos ofereceu a tranquilidade de podermos
automação ABB Ability™ 800xA melhorará o
A ABB também está apoiando a Copel com
atualizar nossos sistemas e termos certeza de
desempenho e a confiabilidade dessa usina
serviços de gestão de ativos e ciclo de vida para
que o treinamento apropriado seria fornecido,
hidrelétrica”, declarou Maurício Cunha, chefe de
otimizar a planta. “A modernização visa aumentar
sem a necessidade de preocupação com o
Automação Industrial da ABB Brasil.
a eficiência operacional da usina, que é uma meta
tempo de inatividade dispendioso”, conclui.
O sistema de excitação estática (SES)
estratégica da Copel”, afirma Jaime de Oliveira
Unitrol® 6000 da ABB inclui um controlador
Kuhn, superintendente de Geração de Energia
velocidade da turbina e está em conformidade
de alto desempenho. O hardware moderno
da Copel GeT. “Após 20 anos de operações
com os regulamentos do código da rede.
Divulgação / ABB
A ABB, multinacional que desenvolve
A manutenção de troca a quente – técnica
O novo sistema inclui um regulador de
GRUPO
Painel de produtos
14
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
CGTI lança Dispositivo Separador Óleo-Água www.dispositivoseparador.com.br
PARAFUSO UNITORQ PARAFUSO DE RUPTURA COM TORQUE CONTROLADO
O Dispositivo Separador
Óleo-Água separa, monitora, sinaliza e bloqueia a passagem de óleo, retendo-o na ocorrência de vazamentos em subestações. É uma caixa fabricada em fibra de vidro e resina especial para suportar altas temperaturas. Suas dimensões são 0,97m de comprimento, por 0,68m de largura e 0,56m de altura. O Dispositivo suporta o óleo com temperaturas até 240°C e a vazão nominal é de seis metros cúbicos por hora. Para instalar a caixa, a recomendação é que o fosso de instalação seja de, no mínimo, 1,5m de comprimento, por 1,2 de largura, por 0,7 de profundidade. As conexões de entrada são rosca BSP – inox 326 e a de saída é PVC, ambas padrão de 2”, podendo ser customizadas para aplicação específica.
Ao receber água e óleo das bacias coletoras sob os transformadores, o dispositivo
retém o óleo através de mantas absorvedoras. Na ocorrência de sinistro, resultando em grandes vazamentos de óleo, o sensor do Dispositivo identifica a presença de óleo fechando
VANTAGENS:
automaticamente a válvula de entrada e sinalizando in loco e remotamente a ocorrência para a supervisão da subastação.
* Aplique o torque exato de aperto * Uso de ferramantas convencionais para aperto * Ruptura suave do parafuso de ruptura * Pressão de contato garantida continuamente * Torque preciso e indepedente do operator * A ruptura ocorre sempre na superfície do conector * Após a ruptura, um sextavado interno que permite a remoção do parafuso.
O óleo ficará retido no sistema de contenção (bacia coletora e tubulação até o Dispositivo)
até que providências sejam tomadas pela área de manutenção. Seus diferenciais são monitoramento remoto, em tempo real e com sinalização de vazamentos; segurança; é de fácil instalação; opera sem a necessidade de controle presencial; atende a NBR 13231-2015 (Proteção Contra Incêndio em Subestações Elétricas) e é de fácil manutenção.
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BIM – Building Information Modeling / Modelagem das Informações da Construção
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Francisco de Assis Araújo Gonçalves Jr. Capítulo XII – O BIM e as novas Realidades de projeto (RV, RA, RM) - Introdução - Realidade Aumentada (RA), Virtual (RV), Mista - Realidade Virtual x projetos - Realidade Aumentada x projetos - Realidade Mista x projetos - Conclusão
Equipamentos para ensaios em campo
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Rafael Morgado Capítulo XII – Óleos isolantes – Ensaios de perdas dielétricas - Óleos isolantes e aplicações - Manutenção de óleos isolantes - Ensaios de perdas dielétricas - Equipamentos
Linhas elétricas para baixa tensão
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Paulo E. Q. M. Barreto Capítulo XII – Instalação de condutores (III) - Linha elétrica pré-fabricada - Conexões de condutores - Especificação
Apoio:
BIM - Building Information Modeling / Modelagem das Informações da Construção
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Por Francisco Gonçalves Jr.*
Capítulo XII O BIM e as novas Realidades de projeto (RV, RA, RM)
Introdução
Com o avanço da tecnologia e a chegada da computação
de paradigma, relacionada aos métodos tradicionais de projetar,
tridimensional, ficou cada vez mais fácil trazer uma experiência
planejar, executar, orçar e gerenciar um empreendimento, para
nova ao ser humano, no que diz respeito à exploração de outras
um novo conceito no qual a informação, integração, colaboração
realidades. Isso acontece principalmente devido à gama de
e engenharia, simultaneamente, possuem um papel extremamente
aplicações, que aumenta a cada dia, chegando, até a nos confundir
importante.
com vários termos, como Realidade Virtual, Realidade Aumentada,
Toda cadeia produtiva da construção civil deve se preparar para
Realidade Mista entre outras nomenclaturas.
isso. Novas normas, ferramentas e processos devem ser elaborados,
Essa procura por uma nova forma de visualizar a realidade que
padronizados e difundidos de acordo com a nossa realidade. Deverá
está à frente dos nossos olhos não é nova, pois tem como objetivo
haver um maior incentivo não somente por parte da iniciativa
buscar novas formas de manipulação e interação do ambiente.
privada, mas, também, pelo governo e instituições de ensino, para
Podemos citar desde os simuladores de voos até as diversas
que o BIM seja popularizado em toda a cadeia da construção civil
engenhocas as quais se tenta aplicar o conceito.
nacional.
Fascículo
Realidade Aumentada (RA), Virtual (RV), Mista
O futuro do BIM passa, principalmente, por uma mudança
No mercado AEC, com a nova tendência da construção virtual
Novas tecnologias e ferramentas que faziam parte apenas do
do BIM, esse tipo de aplicação ganha força e um potencial gigante a
campo da experimentação já estão sendo utilizadas na prática no
ser explorado, a partir de uma gama de aplicativos e equipamentos
fluxo BIM, como as ferramentas de Realidade Aumentada (RA),
que vão desde os óculos de papelão aos mais sofisticados até as luvas
por meio do uso de óculos de Realidade Virtual (RV), nas etapas
e controles com sensores que permitem a interação entre o mundo
de construção, comercialização e manutenção dos imóveis, por
real, virtual e o modelo BIM gerado da edificação.
exemplo.
Na Realidade Virtual, há diversas possibilidades de aplicações
Aplicação de técnicas de Escaneamento a Laser (LS), utilizando
como, por exemplo, a utilização dos óculos VR, onde o usuário tem
drones para obtenção de nuvens de pontos, para os casos de
uma imersão no mundo virtual e se desprende do campo físico.
reformas ou retrofit de edificações, geração de modelo virtual da
Assim, pode-se efetuar passeios virtuais em várias etapas do projeto,
mesma com riqueza de detalhes e precisão.
desde a concepção, compatibilização, execução, até chegar à fase de
Além das ferramentas já descritas, podemos citar, também, o
comercialização do imóvel.
uso de outras tecnologias como inteligência artificial, impressão 3D,
Hoje, diversas construtoras estão investindo altamente em
ferramentas de design computacional ou modelagem algorítmica,
modelos BIM sofisticados, para antecipar e simular o showroom aos
IoT (Internet das coisas) e Big Data.
clientes, fazendo com que eles tenham uma experiência imersiva
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que auxilie na decisão de compra do imóvel, ocasionando, também,
desempenho, utilizam sensores, controles e recursos multimídia
em uma grande economia em apartamentos decorados. Além disso,
mais sofisticados, que geram uma experiência com alto grau de
nesses passeios virtuais, o cliente pode verificar o resultado final do
imersão ao usuário. Atualmente no mercado, há duas opções com
apartamento decorado e interagir ou alterar elementos em tempo real.
esses requisitos tecnológicos: os Oculus Rift o HTC.
Realidade Virtual x projetos
imersiva. Para isso, há vários softwares com essa finalidade,
Após a aquisição dos óculos RV, é hora de ter a experiência
Pelo o que podemos perceber, a Realidade Virtual possui
que atendem desde os iniciantes que desejam visualizar seus
diversas aplicações. E quando se trata de projetos de engenharia,
projetos até as construtoras que buscam encantar seus clientes,
ela apresenta um potencial ainda maior, pois deixa-se de lado as
proporcionando um preview realista de como ficará a sua futura
representações gráficas tradicionais em CAD 2D e parte-se para um
aquisição.
mundo imersivo virtual das disciplinas a serem projetadas.
Há duas opções no mercado para quem quer ingressar
Mas como isso ocorre no BIM? Vários projetistas exportam seus
nessa nova forma de apresentação dos seus projetos em BIM.
projetos em formatos compatíveis, em aplicativos específicos que
A primeira é o BIMx da Graphisoft, que permite a visualização
permitem a união dos mesmos, para que seja possível a construção
de projetos BIM por meio de um app para celular, na qual será
virtual da edificação. Este fator permite que os projetistas façam um
possível acessar o modelo do projeto compartilhado de várias
passeio virtual pelo projeto, analisando todos os componentes das
formas. Uma delas é a visualização do modelo através dos óculos
instalações que estão sendo incluídas, facilitando o entendimento
VR acoplados ao celular, proporcionado uma ótima experiência
das soluções e interferências entre as disciplinas. Como a base do
de navegação pela edificação, seja pela equipe de projetos ou
BIM é a informação, esses modelos virtuais podem ser acrescidos
pelos demais envolvidos na obra.
de informações não só para o projeto, mas para as demais fases da construção, como a execução, o orçamento e a manutenção.
Outra opção interessante e fácil de utilizar é a plataforma online para compartilhamento de modelos 3D Sketchfab. Nela, é possível efetuar o upload de modelos de projetos em BIM e
• Periféricos e aplicativos
compartilhá-los por meio de links ou pela geração de QR Code,
No caso da RV, duas soluções tecnológicas de óculos já são
para visualização em desktop e dispositivos móveis. No caso da
bastante utilizadas. Primeiramente, utiliza-se óculos que funcionam
RV, o site Sketchfab possui um botão “View in VR” que permite
em conjunto com smartphones. Nesse padrão, inicia-se com os
visualizar o modelo 3D no formato para Cardboard VR.
óculos Google CARD Board que, basicamente, consistem nos óculos de papelão com duas lentes, na qual encaixamos o smarphone. Nessa categoria, tem-se diversas opções no mercado, que variam um pouco no seu preço, material de fabricação e acessórios. Mas todos seguem o mesmo conceito: ser aplicados em conjunto com smartphones.
Figura 2 – Plataforma Sketchfab opção “View in VR”.
Realidade Aumentada x projetos Outra “febre do momento” no cenário de projetos é o uso da tecnologia de Realidade Aumentada, a qual ficou muito conhecida e popularizada com o game Pokemon Go, o qual misturava o mundo físico dos jogadores com os elementos Figura 1 – Óculos Google CARD Board.
virtuais do jogo. Essa é a premissa básica da RA: misturar elementos do mundo físico real com elementos virtuais.
A outra categoria de óculos RV utiliza recursos avançados
Por ser uma tecnologia recente, possui diversas definições
de processamento de imagens. Para tanto, são conectados a
e interpretações que podem confundir um pouco os seus
computadores com placas gráficas e configurações de alto
usuários.
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Ou então, o que você acha de o projetista mostrar o seu projeto em 3D no ambiente real, onde a edificação será
contato. Muitas dessas aplicações já foram mostradas em filmes futuristas, como o Homem de ferro (Marvel Comics).
construída? Sim, isso já é possível com aplicativos que utilizam
Nesse cenário tão futurista, o que chega mais próximo
a tecnologia de RA. Através de smartphones e tablets, é possível
dessa tecnologia aplicada a projetos é a utilização dos óculos
visualizar a edificação em 3D em escala real 1:1 com a estrutura,
de Realidade Mista fabricados pela Microsoft HoloLens, o
instalações elétricas, hidrossanitárias e demais sistemas
qual alguns escritórios de projetos e gerenciamento em BIM já
projetados, gerando uma nova experiência de integração de
estão utilizando em aplicações reais com diversos usos. Com
como vai ficar o projeto no seu ambiente real e com as suas
esses óculos, por exemplo, as empresas fazem a coordenação
implicações. Com isso, é possível mostrar para o cliente ou
e revisão de projetos no próprio local da obra e, quando
equipe de execução a proposta técnica decidida no projeto,
estamos falando de reforma de obras complexas, os ganhos e
revolucionando ainda mais o processo da construção civil e
aplicações são ainda maiores.
abrindo um universo de novas aplicações.
As vantagens do uso dos óculos de Realidade Mista é que
Dentre as ferramentas computacionais disponíveis, uma
eles são um dispositivo autônomo, não sendo necessário o
que vem se destacando e sendo utilizada com frequência é o
uso de celulares ou cabos conectados a computadores, pois
App Augin, que é uma plataforma nacional de RA e ainda sem
a ferramenta possui comunicação WI-FI. Na realidade, os
custo com diversos plugins para diversas ferramentas BIM, na
óculos de Realidade Mista são um dispositivo que possui um
qual utiliza-se arquivos dos modelos de projeto no formato
computador com Windows 10, câmera, sensores, sistema de
*.IFC. Com essa ferramenta, é possível visualizar o modelo BIM
microfone e áudio e um display holográfico.
da edificação em diversas escalas e superfícies para diversas aplicações; estudo, análise, compatibilização, demonstrações,
Conclusão
inclusive na locação da obra, como exemplificado acima. Outra
Como vimos, o uso de todas essas tecnologias promovem
opção bem interessante é fazer a visualização do modelo de RA
mais facilidade na comunicação entre responsáveis pelo
sobre o projeto 2D impresso sobre a mesa do escritório.
projeto e clientes, além de inúmeros outros benefícios, como a diminuição de erros e maior produtividade na obra, entendimento e qualidade, com uma gama de usos a serem explorados que vão muito além dos projetos. A digitalização da construção civil é um caminho sem volta, e a forma de elaborar projetos irá sofrer um grande impacto, fazendo com que o projetista busque novos conhecimentos de forma multidisciplinar, fazendo com que a forma de elaborar e apresentar os seus projetos sejam reinventados todos os dias.
Fascículo
Referências Archdaily: Disponível em: < http://www. https://www. archdaily.com.br/br>. Acesso em: 02 de dezembro de 2019. Sketchfab: Disponível em: < http://www. https://sketchfab. com>. Acesso em: 02 de dezembro de 2019. Figura 3 – Aplicação de RA com Augin.
Augin: Disponível em: < https://augin.app/>. Acesso em: 02 de dezembro de 2019.
Realidade Mista x projetos Dando continuidade à Realidade Aumentada, de acordo
*Francisco de Assis Araújo Gonçalves Jr. é especialista em produtos
com a literatura, temos uma nova definição do que seria a
e serviços na AltoQi, graduado em Engenharia de Produção Elétrica
Realidade Mista, a qual se diferencia da RA definida acima
pela Universidade Federal de Santa Catarina, Pós-Graduado em
pois permite a interação com o objeto virtual, que é sobreposto
Instalações Elétricas e Engenharia de Segurança do Trabalho pela
ao mundo físico, utilizando outros meios como as projeções
Universidade do Sul de Santa Catarina, MBA em plataforma BIM -
holográficas e diversos tipos de displays, inclusive lentes de
Modelagem, Planejamento e Orçamento pelo INBEC.
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Equipamentos para ensaios em campo
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Por Rafael Morgado*
Capítulo XII Óleos isolantes – Ensaios de perdas dielétricas
Este artigo discute brevemente a importância dos óleos
transformador com a aplicação de óleos isolantes foi construído
isolantes em aplicações de alta tensão e detalha um dos principais
pela General Electric, em 1892, cerca de apenas uma década após a
ensaios físico-químicos realizados em sua manutenção, o de perdas
construção dos primeiros transformadores à seco (ver figura 1).
dielétricas.
Fascículo
Óleos isolantes e aplicações
Os óleos isolantes são materiais que apresentam características dielétricas muito superiores ao ar, com rigidez dielétrica cerca de cinco vezes maior, pelo menos. Tais características permitiram a
Os primeiros transformadores de alta tensão surgiram no final do
redução dos espaços vazios nos transformadores e possibilitaram
século XIX, nos Estados Unidos. A tecnologia empregada fazia uso do
o desenvolvimento de novas tecnologias a custos mais acessíveis,
próprio ar como meio dielétrico, isolando os enrolamentos primário
como os equipamentos portáteis de alta tensão. Outras aplicações
e secundário. A necessidade de refrigeração, redução de custos e
incluem também elementos, como chaves e comutadores, imersos
diminuição dos espaços entre componentes levou ao surgimento
em óleo. Óleos isolantes são, atualmente, fundamentais para a
dos projetos de transformadores com isolamento à óleo. O primeiro
tecnologia dos Sistemas Elétricos de Potência (SEP).
Figura 1 – Exemplos de transformadores à óleo e à seco e suas diferenças construtivas.
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Manutenção de óleos isolantes Embora a utilização dos óleos isolantes apresente uma série de vantagens para os dispositivos de alta tensão, algumas precauções devem ser tomadas. Pelo fato de que não são substituídos continuamente como o ar durante a operação, os óleos estão sujeitos a ação do tempo, sendo necessárias proteções físicas para evitar contaminações, como entrada de umidade do ar, oxigênio, materiais particulados, entre outros. As contaminações podem comprometer as características dielétricas do óleo e podem inviabilizar a sua aplicação, permitindo o arqueamento elétrico ou a atividade de descargas parciais nos transformadores. Quando irregularidades não são identificadas em tempo, acidentes graves podem ocorrer, como explosões, inclusive. Para evitar que tais eventos trágicos ocorram a manutenção preditiva dos óleos é indicada, determinando as características
Tabela 1 – Principais técnicas utilizadas na manutenção de
rotina de óleos isolantes de transformadores, instrumentos e outros elementos.
Ensaio
Norma de referência
Cor
NBR 14483
Rigidez Dielétrica
NBR 60156
Fator de Perdas Dielétricas
NBR 12133
Índice de Neutralização
NBR 14248
Tensão Interfacial
NBR 6234
Teor de água
NBR 10710
Ponto de fulgor
NBR 11341
Contagem de partículas
NBR 14275
Cromatografia de gases
NBR 7070 e NBR 7274
Ensaios de perdas dielétricas
presentes e prevendo as futuras. A manutenção preditiva consiste
Dentre os ensaios e técnicas de rotina o de perdas dielétricas
na avaliação em laboratório, de amostras retiradas periodicamente
é considerado um dos mais importantes, pois apresenta alta
do tanque de armazenamento. As amostras são geralmente
sensibilidade e confiabilidade na avaliação das características
analisadas conforme normas específicas, tais quais a ABNT NBR
dielétricas do óleo. Embora muito frequente no Brasil, ainda são
10576 ou ABNT NBR 16518, onde a escolha dos critérios de
notáveis as dúvidas sobre os seus fundamentos.
avaliação depende do tipo de óleo isolante, aplicação, ou objetivo
Quando um óleo é aplicado dentro de um transformador, este
da análise. Os ensaios Físico-Químicos e a Cromatografia de Gases
isola duas partes vivas, sob alta tensão, constituindo um sistema
constituem os principais pilares de avaliação, pois seus resultados
capacitivo. O óleo isolante, idealmente, deveria bloquear totalmente
são diretamente correlacionados às propriedades elétricas do óleo.
a corrente elétrica que o atravessa, mas isso não ocorre. Qualquer
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Equipamentos para ensaios em campo
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Figura 2 – Capacitor ideal e real. Note que o capacitor real é representado por um capacitor ideal em paralelo com um resistor, pois quando submetido a uma tensão contínua, permite a passagem de uma pequena corrente elétrica.
dielétrico, na prática, sempre permite uma pequena passagem de
definição do fator de perdas. Quanto maior o valor do tangente
corrente através de si, de modo que pode ser representado pelo
delta, maior é a corrente elétrica que atravessa o resistor e piores são
circuito equivalente acima.
as características dielétricas do material, dissipando mais energia.
Dielétricos de boa qualidade irão apresentar circuitos
Assim, o procedimento de manutenção consiste em avaliar
equivalentes com resistência R muito elevada, tendendo ao
o óleo isolante periodicamente, verificando como seu tangente
infinito. Quanto melhor a qualidade do isolamento, ou seja, do
delta cresce ao longo do tempo, verificando possíveis variações
óleo, mais próximo ele se comportará de um capacitor ideal, ou
abruptas, decorrentes de contaminações, ou mesmo somente para
seja, bloqueando totalmente a corrente elétrica que o atravessa.
acompanhar o grau de envelhecimento do óleo. O mesmo tipo
Já os óleos contaminados e com propriedades dielétricas ruins
de procedimento é indicado na avaliação do isolamento de cabos
permitirão a passagem de corrente elétrica significativa através do
isolados, com seus respectivos critérios de avaliação.
óleo, apresentando uma resistência R menor. Os óleos com menor resistência (má qualidade) apresentam
Equipamentos
maiores perdas de energia via efeito Joule, pois quanto maior a corrente elétrica nos resistores maior será a dissipação de
A realização de ensaios de perdas dielétricas em óleos isolantes
energia, principalmente na forma de calor. Por isso os ensaios são
geralmente é realizada utilizando equipamentos baseados em
denominados de perdas dielétricas ou de dissipação, pois avalia-se
sistemas de ponte de medição, que permitem a aferição direta do
a dissipação de energia pelos óleos, correlacionando os resultados
fator de perdas em altas tensões, com excelente precisão. Para que
a sua qualidade como isolamento elétrico. A avaliação quantitativa nos ensaios é feita pela medição do fator de perdas, também
Fascículo
chamado tangente delta, e definido como:
Figura 3 – Definição do fator de perdas (Tangente delta) em acordo com o circuito equivalente de um óleo isolante e com o diagrama fasorial para os componentes da corrente elétrica.
O tangente delta é definido como a razão dos componentes da corrente elétrica, resistivo e capacitivo. Como discutido, para um óleo de boa qualidade, o valor da corrente elétrica IR, no circuito equivalente, é muito baixa e para um óleo de má qualidade o valor de IR é significativo. Por meio do diagrama fasorial define-se o ângulo delta, conforme mostrado na figura acima, em relação ao eixo vertical. O tangente delta é, desse modo, exatamente a
Figura 4 – Exemplos de resultados de manutenção preditiva por tangente delta para óleos isolantes (à esquerda) e cabos isolados com isolamento em EPR (à direita).
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Apoio:
Figura 5 – Exemplo de um típico equipamento para medição do tangente delta de óleos isolantes em laboratório.
seja possível uma avaliação confiável e contínua ao longo do tempo indicam-se equipamentos com sensibilidade de pelo menos 1% dos valores medidos, de modo que a resolução dos equipamentos mais modernos está atualmente em 1E-6. Tal requisito é necessário para que óleos, considerados bons, sejam acompanhados ao longo do tempo, permitindo o estudo do seu envelhecimento. Os requisitos normativos também indicam que os ensaios sejam realizados, muitas vezes, em temperaturas acima à do ambiente, entre 90oC e 100oC, sendo o sistema de aquecimento fundamental para o tempo de análise e qualidade dos resultados (ver figura 5). Vale ressaltar que a qualidade dos equipamentos
é
fundamental,
pois
resultados falsos ou inexatos podem ter consequências desastrosas, como a aprovação de óleos de má qualidade, levando a condições de risco e a falta de segurança para estruturas e trabalhadores. Por este motivo, a calibração e manutenção periódica dos equipamentos é prática comum e se faz necessária. *Rafael Morgado é físico pela Universidade de São Paulo (USP), mestre e doutor pelo IPENUSP, com ampla experiência em propriedades elétricas de materiais e tratamento estatístico de dados. Gerente do Laboratório de Metrologia e Reparos da Baur do Brasil e professor universitário do ciclo básico do curso de Engenharia da Universidade Paulista (UNIP). É autor de diversos artigos internacionais, livros didáticos e um software patenteado para tratamento estatístico de dados.
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Linhas elétricas para baixa tensão
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Por Paulo E. Q. M. Barreto*
Capítulo XII Instalação de condutores (III)
Este último artigo da série “Linhas elétricas para baixa tensão”, iniciado na edição de janeiro/2019, conclui o tópico relativo à
de alumínio, com as devidas considerações que são feitas pelo fabricante do barramento.
instalação de condutores. Durante esses 12 artigos da série, foram abordados os principais conceitos, características, aplicações, dimensionamentos,
especificações,
requisitos
normativos
As conexões de condutores elétricos têm sua importância
definições de alguns termos referentes a condutos e condutores
durante a execução de uma instalação elétrica, mas também devem
elétricos de baixa tensão.
ser objeto de preocupação e de especificação já na fase de projeto,
Linha elétrica pré-fabricada
Fascículo
Conexões de condutores
e
em função de certas peculiaridades. Alguns cuidados simples podem passar despercebidos no
Também conhecida por busway, busduct, ou formalmente, por
momento da execução de uma instalação, principalmente em casos
barramento blindado, a linha elétrica pré-fabricada tem um único
não corriqueiros, e uma decisão mal tomada ou algum improviso
requisito estabelecido pela NBR 5410 em 6.2.11.9: “os invólucros
por parte do instalador pode colocar em risco a segurança da
ou coberturas das linhas pré-fabricadas devem assegurar proteção
instalação.
contra contatos acidentais com partes vivas. Devem possuir grau
Por outro lado, fixações de condutores em dispositivos de
de proteção no mínimo IP2X e atender às prescrições de B.2.” – as
proteção e manobra, equipamentos, terminais, conectores, entre
quais se referem ao uso de barreiras ou invólucros, como medida de
outros, poderão ser realizadas de modo inadequado por mero
proteção contra contato com partes vivas (choques elétricos). Já a
desconhecimento do executante sobre a melhor forma de fazê-
norma NBR 16019 contempla diversos requisitos específicos para a
las. Há diferenças, por exemplo, em função do material condutor
instalação dessas linhas.
(cobre, alumínio, aço), por ser fio ou cabo, por usar ou não terminal,
Na edição de maio (Capítulo V desta série), foi tratado
qual tipo de terminal, qual tipo de borne do dispositivo etc.
do item 6.2.3.8 da NBR 5410 referente às restrições do uso
Quando o condutor for conectado a elementos condutivos que
de condutores de alumínio. Uma dúvida recorrente no meio
não os destinados à condução de corrente elétrica nas condições
técnico é se a NBR 5410 admite ou não o uso de barramentos
normais de funcionamento, deve-se ter o cuidado de analisar
de alumínio. Pois bem, a restrição citada nesta norma não inclui
a eletronegatividade dos materiais envolvidos para não causar
os barramentos blindados, que podem, portanto, conter barras
corrosão galvânica.
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caixas, quadros etc., que garantam a necessária acessibilidade e proteção mecânica. 6.2.8.9 As conexões devem ser realizadas de modo que a pressão de contato independa do material isolante. 6.2.8.10 É vedada a aplicação de solda a estanho na terminação de condutores, para conectá-los a bornes ou terminais de dispositivos ou equipamentos elétricos. Embora seja prática comum para boa parte dos montadores de quadros de distribuição, a aplicação de solda a estanho nas pontas dos cabos com o objetivo de melhorar a conexão, pode, ao contrário, piorá-la, por ficarem submetidas a esforços de pressão ou compressão. Haste e conexão inadequadas – corrosão galvânica.
Essa vedação na norma é importante, pois deve-se ter em mente que o aperto da conexão foi realizado à temperatura ambiente.
Como se vê, o assunto conexões não se limita às usuais emendas
Posteriormente, pela conexão soldada irá circular corrente elétrica
de condutores em caixas de passagem, e a norma NBR 5410
nas condições normais (corrente de carga) e anormais (sobrecarga
estabelece em 6.2.8 alguns requisitos básicos relativos a conexões de
e curto-circuito) de funcionamento da instalação, elevando a
condutores, conforme segue:
temperatura no condutor e na conexão, dilatando os metais, amolecendo a solda e provocando o mau contato.
6.2.8.1 As conexões de condutores entre si e com outros componentes
Nas condições normais, a conexão poderá atingir o limite de
da instalação devem garantir continuidade elétrica durável, adequada
temperatura para serviço contínuo dos condutores envolvidos
suportabilidade mecânica e adequada proteção mecânica.
(70ºC, 90ºC, ou mais, dependendo do material da isolação) e, no
6.2.8.2 Na seleção dos meios de conexão devem ser considerados:
caso de sobrecorrente, as temperaturas serão mais elevadas (160ºC,
a) o material dos condutores, incluindo sua isolação;
250ºC ou mais).
b) a quantidade de fios e formato dos condutores;
A questão central é qual será o comportamento da solda nessas
c) a seção dos condutores;
condições? Será que a cada ocorrência de sobrecorrente o pessoal
d) o número de condutores a serem conectados conjuntamente.
de manutenção (quando existe) faz inspeção em todas as conexões
NOTA – É aconselhável evitar o uso de conexões soldadas em circuitos
soldadas antes de reenergizar o circuito?
de energia. Se tais conexões forem utilizadas, elas devem ter resistência à fluência e a solicitações mecânicas compatível com a aplicação.
6.2.8.11 Os meios de conexão utilizados na ligação direta de
6.2.8.3 As conexões devem ser acessíveis para verificação, ensaios e
condutores de alumínio a terminais de dispositivos ou equipamentos
manutenção, exceto nos seguintes casos:
elétricos que admitam tal conexão devem atender os requisitos das
a) emendas de cabos enterrados; e
normas aplicáveis a conexões para alumínio.
b) emendas imersas em compostos ou seladas.
NOTA – Na falta de meios de conexão adequados para conexão direta
6.2.8.7 Salvo nos casos de linhas aéreas e de linhas de contato
com alumínio, o condutor deve ser emendado com um condutor de
alimentando equipamentos móveis, as conexões de condutores entre
cobre, através de conector especial, e então ligado ao equipamento.
si e com equipamentos não devem ser submetidas a nenhum esforço
6.2.8.13 As conexões prensadas devem ser realizadas por meio de
de tração ou de torção.
ferramentas adequadas ao tipo e tamanho de conector utilizado, de acordo com as recomendações do fabricante do conector.
Este último requisito é importante, principalmente em quadros
6.2.8.14 Em condutores de alumínio somente são admitidas emendas
de distribuição, nos quais, seja pela inexistência de espaço interno,
por meio de conectores por compressão ou solda adequada.
seja pelas seções avantajadas dos condutores, o instalador é obrigado
6.2.8.15 A conexão entre cobre e alumínio deve ser realizada
a improvisar e a forçar as conexões dos cabos nos bornes dos
exclusivamente por meio de conectores adequados a este fim.
dispositivos de proteção, sem levar em conta o estresse mecânico que poderá ocorrer nesses pontos.
Como se pode observar nesses poucos itens destacados neste artigo, as conexões devem ser objeto de muita atenção por parte
6.2.8.8 Nas linhas elétricas constituídas por condutos fechados só se
de quem executa uma instalação elétrica, sob pena de danificar
admitem conexões contidas em invólucros apropriados, tais como
componentes e até de dar causa a um incêndio futuramente.
Apoio:
Linhas elétricas para baixa tensão
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Especificação
polietileno termofixo (XLPE) para tensão de 0,6/1kV - Sem
Para elaboração de um bom projeto, execução e manutenção de
cobertura – Requisitos de desempenho. Esses tipos de cabos são
instalações elétricas é imprescindível o conhecimento de algumas
muito utilizados em instalações aparentes ao tempo, em função
características construtivas dos condutores elétricos, bem como de
das propriedades do XLPE. Possui limite de temperatura de
suas normas correspondentes.
90ºC para serviço contínuo.
Basicamente, a seleção, instalação, dimensionamento e
- NBR 7286: Cabos de potência com isolação extrudada de
especificação de condutores elétricos, devem levar em conta as
borracha etilenopropileno (EPR, HEPR ou EPR 105) para
seguintes características construtivas:
tensões de 1kV a 35kV — Requisitos de desempenho. Abrange os cabos uni ou multipolares (0,6/1kV) utilizados nas mesmas
a) Quanto à forma física, os condutores podem ser do tipo: fio, cabo
aplicações do cabo conforme NBR 7288, porém, com isolação
(isolado, uni ou multipolar), ou barra (de seção circular ou não).
diferente, que possui outras propriedades físicas. Embora o seu
b) Quanto ao material condutor: cobre ou alumínio.
uso predominante tenha sido em indústrias e subestações, mais
c) Quanto ao acabamento: nu, com isolação, com cobertura.
recentemente tem sido aplicado também na área predial. Possui
d) Quanto ao material isolante: PVC, EPR, XLPE, silicone, entre outros.
limite de temperatura de 90ºC para serviço contínuo. - NBR 7288: Cabos de potência com isolação sólida extrudada de cloreto de polivinila (PVC) ou polietileno (PE) para tensões de 1kV a 6kV. Abrange os conhecidos cabos uni ou multipolares (0,6/1kV) – com cobertura – utilizados em bandejas, leitos, linhas enterradas, linhas aparentes. Possui limite de temperatura de 70ºC para serviço contínuo. - NBR 13248: Cabos de potência e condutores isolados sem
Cabo isolado 750V.
Cabo unipolar 0,6/1kV.
cobertura, não halogenados e com baixa emissão de fumaça, para tensões até 1kV - Requisitos de desempenho. São os conhecidos cabos LSZH ou LS0H (low smoke, zero halogen), os quais, sob condição de chama, libera fumaça branca, não tóxica e não corrosiva. São cabos exigidos pelas normas NBR 5410 e NBR 13570 em certas condições de instalação. - NBR 13418: Cabos resistentes ao fogo para instalações de segurança – Especificação. Esses cabos, diferentes dos demais,
Cabo multipolar 0,6/1kV.
Cabo PP 750V.
sob condição de chama, continua em operação por um tempo determinado. São cabos para serem utilizados na alimentação
As normas técnicas aplicáveis para os condutores mais utilizados são:
de equipamentos que, justamente na condição de incêndio, devem entrar em operação, como por exemplo, bombas de
Fascículo
incêndio e de pressurização de escada. - NBR NM 247-3: Cabos isolados com policloreto de vinila
- NBR 16612: Cabos de potência para sistemas fotovoltaicos,
(PVC) para tensões nominais até 450/750V, inclusive – Parte
não halogenados, isolados, com cobertura, para tensão de até
3: Condutores isolado (sem cobertura) para instalações fixas.
1,8kVcc. entre condutores – Requisitos de desempenho. São
São os cabos mais utilizados e encontrados no mercado, com
cabos especialmente construídos para ligação dos arranjos
aplicação em circuitos terminais e alimentadores de quadros de
fotovoltaicos, já que trabalharão sob severa condição ambiental
distribuição. Possui limite de temperatura de 70ºC para serviço
(intempéries e raios solares) e em corrente contínua.
contínuo. - NBR NM 247-5: Cabos isolados com policloreto de vinila (PVC) para tensões nominais até 450/750V, inclusive – Parte 5: Cabos flexíveis (cordões). São os conhecidos cabos PP e paralelos (antiga norma NBR 13249), utilizados para ligação de equipamentos (geladeira, secador de cabelo, aparelho de
*Paulo E. Q. M. Barreto é engenheiro eletricista, pós-graduado em Eletrotécnica. Tem experiência nas áreas de ensino, projeto, execução, manutenção, inspeção e perícia de instalações elétricas. É membro da Comissão que revisa a norma ABNT NBR 5410 desde 1982. Professor em cursos de pós-graduação. Coordenador da Divisão de Instalações
TV, computador etc.). Reforçando o que já foi dito em edição
Elétricas do Instituto de Engenharia. Ex-conselheiro do CREA-SP e
anterior, esse tipo de cabo não deve ser utilizado nas instalações
da ABEE-SP. Inspetor da 1ª certificação de uma instalação elétrica no
fixas em geral.
Brasil, no âmbito do Inmetro, em 2001. Consultor e diretor da Barreto
- NBR 7285: Cabos de potência com isolação extrudada de
Engenharia. www.barreto.eng.br
Renováveis Apoio:
ENERGIAS COMPLEMENTARES
Ano 3 - Edição 42 / Dezembro de 2019
FASCÍCULO
Capítulo XII - Legalização de projetos e tendências do mercado NOTÍCIAS DE MERCADO COLUNA SOLAR: OS DESAFIOS TRIBUTÁRIOS DO SETOR SOLAR FOTOVOLTAICO COLUNA EÓLICA: E SEGUE O CRESCIMENTO DOS CERTIFICADOS DE ENERGIA RENOVÁVEL APOIO
27
Apoio
28
Fascículo Por Hans Rauschmayer*
LEGALIZAÇÃO DE PROJETOS E TENDÊNCIAS DO MERCADO
Renováveis
29
1 - Introdução
Figura 1: Etapas do processo de legalização de um projeto fotovoltaico conectado à rede.
O presente fascículo encerra a série iniciada em janeiro,
Além de vender energia, ela também distribui energia dentro
que continuará disponível no site www.solarize.com.br.
do Ambiente de Contratação Livre (ACL), também chamado
Aprenderemos neste mês como legalizar um projeto fotovoltaico na
de “Mercado Livre”. E é isso que ela faz na Geração Distribuída
concessionária.
também: ela recebe energia gerada pelo consumidor produtor, sem
E vamos ainda dar uma olhada em tendências do mercado:
qualquer cunho comercial, e a devolve em outro horário.
sistemas híbridos, uso de drones como ferramenta e a sinergia de
veículos elétricos com a energia solar.
diferentes esferas:
2 - Legalização de Projetos Fotovoltaicos – Princípios
O estado oferece diversas concessões. No nosso contexto,
O relacionamento entre o cliente e a distribuidora envolve
•
A esfera contratual: consumo e produção de energia;
•
O faturamento da energia;
•
A esfera técnica: como acessar à rede para receber e injetar
energia.
estamos falando da distribuição regional de energia. Portanto, seria mais correto usar o termo “distribuidora” ao invés de
“concessionária”.
de Energia Elétrica (Aneel), de forma simplificada. Sobre o
O lado contratual é padronizado pela Agência Nacional
A distribuidora local tem o monopólio de fornecimento de
faturamento falamos no fascículo 10 – ele também é padronizado.
energia elétrica na sua área de concessão. Ela ganhou o direito de
Ambas estão descritas na Regulação Normativa REN 482/2012 da
vender energia e assumiu a obrigação de atender todos os clientes
Aneel.
naquela área.
O lado técnico é o mais delicado para a distribuidora, porque
Apoio
Fascículo
30
Renováveis
envolve equipamento individual e pode causar impactos na rede e
4.2 - O Processo
em outros clientes dela.
A figura 1 apresenta as etapas do processo (detalhadas nos
PRODIST): 3 - Normas para definir o acesso à rede • O profissional elabora o projeto e prepara a documentação;
A Aneel descreveu as condições para o acesso à rede no
• Opcionalmente, ele faz a consulta de acesso. Este passo é
documento chamado PRODIST (Procedimentos de Distribuição
recomendado quando o acesso pode envolver custos adicionais,
de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional), no Módulo 3 –
como, por exemplo, obras na subestação da distribuidora;
Acesso ao Sistema de Distribuição, Seção 3.7 – Acesso de Micro e
• A solicitação de acesso representa o início da legalização e deve
Minigeração Distribuída.
ser acompanhada pelos documentos necessários (veja a seguir);
Cada distribuidora publica uma norma própria que alinha as regras
• A distribuidora analisa os documentos e o ponto de conexão no
do PRODIST à sua norma do acesso à rede.
local e informa pendências ou condições específicas; • Depois da resolução das pendências, a distribuidora emite o
4 - O Processo da Legalização
Parecer de Acesso e envia, junto, os contratos a serem fechados; • O parecer tem validade de 120 dias, que é o prazo para instalar o
4.1 - Os Atores
sistema;
• Concluída a instalação, o profissional solicita a vistoria;
O processo da legalização envolve três atores:
• A distribuidora conduz a vistoria, emite um relatório e troca o • O acessante, que é o proprietário ou locatário da unidade de
medidor;
consumo onde o sistema solar será conectado;
• Eventuais pendências devem ser adequadas antes da troca e
• Um profissional habilitado que conduz o processo e representa
liberação do acesso.
o cliente frente à distribuidora. Infelizmente não existem regras uniformes no Brasil sobre a habilitação do profissional
para conduzir o processo. Algumas distribuidoras são até mais
passo em caso de micro e minigeração. Para eventuais obras de
A figura 1 indica os prazos máximos da distribuidora para cada
restritivas do que os conselhos regionais e as câmeras técnicas. É
reforço da rede, os prazos são maiores.
importante consultar a distribuidora; • A distribuidora de energia.
4.3 - A Documentação
A PRODIST define também a documentação a ser entregue ao
31
solicitar o acesso, que é feito no site da distribuidora:
• Se houver compensação remota (veja fascículo 10), os dados das respectivas unidades e a porcentagem de rateio;
• O formulário de solicitação, definido na PRODIST;
• Eventuais documentos que comprovam a relação entre os
• A ART de projeto e execução. Procure informações sobre os
participantes do rateio;
detalhes da ART que a respectiva distribuidora espera;
• Em sistemas com potência acima de 10kW é exigida uma documentação
• Diagrama unifilar e memorial descritivo;
técnica mais detalhada, com diagrama de blocos e projeto elétrico;
• Os certificados Inmetro dos inversores; • Dados para registro do sistema no banco de dados da Aneel;
Figura 2: Exemplo de projeto unifilar para legalização do projeto.
4.4 - O Projeto Unifilar
Apoio
Fascículo
32
Frequentemente percebe-se entre empresas iniciantes neste setor
Renováveis
limitar a potência da carga;
uma preocupação com o conteúdo ou formato do projeto unifilar a ser
• Gerenciamento de energia: as baterias são carregadas quando há
entregue à distribuidora. No entanto, ele é bastante simples e repetitivo
energia solar sobressaliente e descarregadas à noite, com objetivo de
e inclui poucos elementos. Figura 2 apresenta um exemplo.
aumentar a cota do autoconsumo; • Controle de gerador: um gerador externo é ativado dependendo da
4.5 - Microgeração versus Minigeração
demanda atual e da carga das baterias;
• Devolução à rede: a injeção de energia à rede pode ser desligada,
Na definição dos procedimentos, a Aneel partiu da premissa que o
cliente que deseja instalar um sistema de microgeração (até 75kW de
evitando assim a necessidade da legalização na distribuidora.
potência) deve ter um acesso simplificado sem custo adicional.
Já nos casos de minigeração, a concessionário pode solicitar do
Diversos parâmetros permitem balancear os objetivos de segurança
acessante uma série de estudos, pagos por ele mesmo. O próprio acesso
energética, economia e gerenciamento de energia.
à rede pode exigir obras custeadas pelo cliente. Por isso recomenda-se
executar a Consulta de Acesso em casos de dúvidas.
com a queda de preço das baterias. A taxação proposta pela Aneel, se
Inversores híbridos devem aumentar sua participação no mercado
realmente for aprovada, será mais um incentivo para usar baterias e 5 - Tendências do Mercado
reduzir a parcela da energia injetada.
5.1 - Inversores Híbridos
Os projetos que usam inversores híbridos são mais exigentes do
que aqueles sem baterias, por causa dos cálculos em torno de potência, corrente e carga, e por causa das modificações na rede predial existente. 5.2 - Drones como Ferramenta de Trabalho
Figura 3: Um inversor híbrido e suas possíveis conexões.
Inversores híbridos oferecem funções para sistemas conectados à rede
(on-grid), e autônomos (off-grid). Eles carregam e descarregam baterias. A faixa de aplicações é bastante ampla: • Nobreak: o inversor alimenta uma sub-rede emergencial em caso de
Figura 4: Exemplo de uma laje, onde o levantamento por drone economiza o trabalho.
falha da rede da concessionária. As baterias são carregadas pelo sol,
Drones surgiram como equipamento de diversão. Logo em seguida,
durante o dia, e pela rede, quando esta está disponível;
foram usados para filmar festas e eventos.
• Off-grid com backup pela rede: o inversor alimenta uma sub-rede a
partir do sol e das baterias. Quando a tensão das baterias cai abaixo de
suas instalações executadas com drones. Além de documentar o
um limite configurável entra a rede para alimentar a carga;
sistema, o vídeo e permite ao proprietário compartilhar a aquisição com
• Peak-shaving: as baterias são carregadas em horário de baixo
seus amigos – marketing perfeito para a integradora.
consumo e descarregados em horário de alto consumo com objetivo de
No setor de energia solar, muitas instaladoras já costumam filmar
Em usinas de porte maior, o drone pode tirar uma foto por dia,
33
sempre do mesmo lugar, para mostrar o progresso no estilo time-lapse.
A filmagem permite também um acompanhamento remoto.
brasileira. Quem acompanha nosso blog já viu notícias de guardas
municipais (figura 5), de ônibus municipais e de empresas de
Para uma usina em funcionamento é imprescindível detectar
Veículos elétricos estão começando a aparecer na realidade
e consertar defeitos, antes que acumulem prejuízos financeiros.
transporte executivo.
Drones com câmeras termográficas conseguem apontar módulos ou
células com problemas, porque estes esquentam mais do que as em
urbanos. Nestas aplicações, os veículos rodam, diariamente, um
funcionamento normal.
percurso conhecido e são recarregadas durante a noite. As questões
O primeiro grande mercado será o uso comercial em serviços
da autonomia restrita e da demora na recarga não aparecem. Mapeamento aéreo
No planejamento de instalações lança-se mão do mapeamento
por quilômetro rodado e da manutenção, quando comparado aos
aéreo de terrenos ou edificações. O drone é programado para sobrevoar a
veículos equipados com motores a explosão. Publicamos estudos
área de interesse e tirar fotos com uma sobreposição definida.
para carros elétricos, onde o valor caiu de 0,40 ou 0,50 R$ / km
As fotos, depois, são tratadas em softwares específicos e geram dois
com gasolina para 0,13 R$ / km com energia da concessionária
produtos:
(acesse na coletânea de apresentações do nosso site).
A grande vantagem dos veículos elétricos é o custo menor
Com energia solar, o custo por quilômetro cai ainda mais, a
• Mapas ortomosáicos, similares a imagens de satélite, só que com uma
meros R$0,06 R$. Imbatível, quando a montadora oferece modelos
definição e precisão muito superior;
de aluguel para diluir o valor de compra mais alto.
• Modelos em 3D para levantamento integral de coberturas: a figura
4 mostra uma laje típica, repleta de obstáculos, entre os quais foram
elétricos andam de mãos dadas: quem se interesse por uma dessas
Podemos afirmar que os mercados de energia solar e de veículos
encaixados os módulos, respeitando o sombreamento. Um voo de drone
tecnologias, invariavelmente vai querer a outra também. Uma
de 10 minutos substitui várias horas gastas para levantamento da
vantagem para empresas que conhecem ambas.
planta da cobertura e substitui acesso pessoal.
A questão chave para o uso de veículos elétricos é a
infraestrutura de carregamento: a potência do eletroposto define o
O aproveitamento completo destas técnicas se faz com um software
tempo da recarga e a conexão na rede predial e na distribuidora.
de modelagem que importa tanto o mapa ortomosáico quanto o modelo
3D. PV*SOL premium é um exemplo disso (leia mais no fascículo 11).
compartilhado em edifícios ou pontos públicos de recarga, que
As opções de faturamento devem ser estudadas para uso
foram liberadas pela Aneel na Resolução 819/2018. 5.3 - Veículos elétricos 6 - Conclusão
Agradecemos ao convite da revista O Setor Elétrico para
apresentar em 12 fascículos o conteúdo resumido do nosso curso para projetos fotovoltaicos conectados à rede. O conteúdo continua disponível no nosso site www.solarize.com.br, junto com material adicional, e será atualizado oportunamente.
Esperamos que tenha gostado e aproveitado. Em caso de
sugestões ou dúvidas, não hesite em nos contatar. *Hans Rauschmayer é sócio-gerente da empresa Solarize Treinamentos Profissionais Ltda., onde montou a abrangente grade de capacitação [visite www.solarize.com.br]. Reconhecido especialista em energia solar, já foi convidado para ensinar e palestrar em Figura 5: A Guarda Municipal de São José dos Campos com seus carros elétricos (foto do site da prefeitura).
universidades, instituições, congressos nacionais e internacionais e vários programas de TV.
34
Notícias
renováveis
GreenYellow inicia comercialização de energia no Brasil com expectativa de faturamento de R$80 milhões A companhia, que fornece soluções de eficiência energética e energia solar a clientes das verticais de varejo, logística e indústria, complementa sua oferta com esta nova iniciativa
A GreenYellow, empresa
multinacional de origem francesa dedicada ao fornecimento de serviços de eficiência energética e energia solar, anunciou que passa a comercializar energia em todo o País. Com esta iniciativa, a companhia, que em 2019 completou cinco anos de atuação no mercado brasileiro, oferece um pacote completo de soluções que ajudam seus clientes a estruturar e garantir a eficiência de energia, bem como um modelo mais sustentável, proporcionando mais economia.
Para Pierre-Yves Mourgue,
diretor-presidente da GreenYellow no Brasil, este anúncio reforça o compromisso da companhia em oferecer uma solução
fotovoltaicas que chegarão em
diretor de estratégia e inovação
fim, na qual a GreenYellow atue
completa a seus clientes, desde a
50MWp de potência instalada
da GreenYellow no Brasil, iniciar
como uma facilitadora, ajudando
comercialização, monitoramento
ainda em 2019. Estas soluções
a comercialização de energia
as empresas a melhorar seus
até a gestão da energia, visando
têm gerado economia de
é um passo importante para a
processos e a diminuir custos,
eficiência. “Acreditamos que
energia acumulada aos clientes,
companhia. “Temos expertise
nos tornando um operador de
este mercado tem um grande
superando os 573GWh, energia
no negócio de energia e fazemos
transição energética para nossos
potencial e por isso decidimos
suficiente para abastecer mais
parte de um grupo francês
clientes”, declara.
investir nele. Já firmamos acordos
de 230 mil casas em um ano,
consolidado, o que nos confere
de comercialização de energia
bem como a geração anual de
credibilidade para atuar neste
homologação da produção de
com alguns de nossos clientes.
cerca de 15GWh (sete mil casas
mercado de comercialização e
suas plantas fotovoltaicas
Nossa expectativa é ampliar
adicionais). “Temos investido
gestão de energia, no qual muitas
pela I-REC (Internacional
nossa carteira e alcançar um
continuamente e atuado em
empresas não possuem uma área
REC Standard), organização
faturamento de R$80 milhões
importantes projetos, que têm
ou têm facilidade de fazer essa
internacional que estabelece
com este serviço em um período
rendido bons resultados aos
gestão. Certamente, o grande
padrões globais de rastreamento
de 12 meses”, afirma.
clientes. Hoje, atuamos nos
diferencial da companhia no
de atributos ambientais de
A GreenYellow tem a
segmentos de varejo, logística
contexto da comercialização de
energia. “Esta ação reforça o
atuação no Brasil, a GreenYellow
e indústria. Nosso objetivo
suprimento energético é o fato
nosso compromisso na produção
investiu cerca de R$600 milhões
é continuar investindo em
de poder oferecer um pacote
do recurso com a característica
em projetos de eficiência
soluções inovadoras, capazes
completo para os clientes,
renovável. A aquisição destes
energética e de geração solar
de proporcionar cada vez
desde a venda do recurso até
certificados pode ajudar nossos
distribuída. A companhia
mais eficácia aos negócios
a gestão e possível redução no
clientes na comprovação da
está prestes a alcançar 1 mil
das empresas”, complementa
consumo por meio de ações de
utilização de energia limpa,
projetos de eficiência energética
Mourgue.
eficiência energética. O objetivo
ressaltando a preocupação com o
implementados, além de usinas
é oferecer uma oferta fim a
meio ambiente”, conclui Mourgue.
Ao longo dos cinco anos de
Segundo Gabriel Vibert,
renováveis
Notícias
Golden Distribuidora anuncia entrada no mercado de energia solar com investimento de R$80 milhões em linha de montagem no País Com a marca de Go Solar, nova unidade fabril é instalada em São Paulo para atender revendedores e instaladores do setor de geração distribuída
A Golden
Distribuidora, empresa com 30 anos no ramo de distribuição de tecnologia, acaba de anunciar um investimento de cerca de R$80 milhões na criação de uma unidade fabril de geradores e equipamentos fotovoltaicos no Brasil.
A inauguração
da linha de montagem, instalada no estado de São Paulo, integra o plano de expansão da companhia para atender o segmento de energia solar na geração distribuída. A nova unidade de negócios chega ao mercado sob a marca de Go Solar.
O foco da atuação será na distribuição de geradores fotovoltaicos e acessórios
para o mercado nacional de geração solar distribuída por meio dos canais de vendas da própria organização, pulverizados pelo País, bem como pela ampliação de portfólio de revendedores e integradores do mercado fotovoltaico nacional.
Para a criação da nova divisão, a organização trouxe uma equipe de excelência
do mercado de energia solar fotovoltaica. Para gerenciar o negócio, foi contratado o engenheiro Renan Ribeiro, com experiência de quatro anos no mercado, responsável pelo desenvolvimento de um distribuidor no Nordeste do País.
A Go Solar entra no mercado com parceiros reconhecidos mundialmente,
como Jinko e Trina para os módulos solares, SMA e Goodwe para os inversores e Weildmuller para as string box e conectores.
De acordo com Davi Saadia, CEO da Golden Distribuidora e da Go Solar, a
proposta é atender os revendedores e integradores com produtos de alta qualidade e reconhecidos no mercado. “Por sermos uma distribuidora bastante consolidada no Brasil na área de TI, um dos grandes diferenciais da Go Solar é a agilidade de um player renomado no mercado, com suporte técnico e comercial”, comenta.
35
Energia solar fotovoltaica
36
Ronaldo Koloszuk é presidente do Conselho de Administração da Absolar
Rodrigo Sauaia é presidente executivo da Absolar
Fábio Nieves é sócio da Vella Pugliese Buosi Guidoni
Os desafios tributários do setor solar fotovoltaico
sejam implementadas as regras
nº 101/1997, os Estados e o
fronteira de inovações do setor.
Internacional de Energia
desequilibradas propostas pela
DF acordaram que não seriam
Renovável (IRENA), a fonte solar
Aneel de alteração da Resolução
exigidos o ICMS e o IPI, inclusive,
potencial da tecnologia solar
fotovoltaica é a maior geradora de
Normativa nº 482/2012, que
na importação, relativos aos
fotovoltaica na redução dos
empregos renováveis do mundo,
impactam desmedidamente
aquecedores solares de água,
gastos públicos com energia
sendo responsável por 3,6
o mercado, as expectativas
aos geradores fotovoltaicos,
elétrica e, simultaneamente,
milhões (32%) dos 11 milhões de
de desenvolvimento do setor
às células solares em módulos
em proporcionar valiosos
empregos renováveis do planeta.
poderão ser frustradas. No
ou painéis, bem como sobre as
benefícios econômicos, sociais,
No Brasil, dados da Associação
entanto, os desafios do setor solar
partes e peças componentes
ambientais e estratégicos às
Brasileira de Energia Solar
fotovoltaico não se restringem às
dos geradores fotovoltaicos.
suas regiões, os Estados e o
Fotovoltaica (Absolar) apontam
questões regulatórias. Olhando
O mesmo foi aplicado para
DF deram um passo adicional:
que a tecnologia será responsável
pelo aspecto tributário, há
partes, peças, equipamentos e
por meio do Convênio ICMS nº
pela geração de mais de 109 mil
importantes temas que precisam
sistemas de geração de energia
114/2017, estabeleceram as
empregos de qualidade entre
ser abordados e merecem maiores
eólica, participantes do mesmo
diretrizes para conceder isenção
2012 e 2019. Olhando para o
esclarecimentos.
Convênio.
do ICMS nas saídas internas com
futuro, projeções da Bloomberg
equipamentos e componentes
New Energy Finance (BNEF)
suportes fiscais do setor são
18 anos e precisa ser revisada
para geração de energia elétrica
apontam que, no ano de 2050, a
proporcionados por meio de
e aprimorada para acompanhar
solar fotovoltaica, quando
solar fotovoltaica corresponderá
tributos indiretos: ICMS, IPI,
a intensa evolução tecnológica
destinada ao atendimento do
a mais de 30% da capacidade
PIS e COFINS. Começando a
vivenciada pelo setor solar
consumo de prédios próprios
instalada da matriz elétrica do
abordagem do tema pelo ICMS
fotovoltaico no período. Os
públicos estaduais.
País, com o potencial de gerar
e pelo IPI, o primeiro imposto,
sistemas mudaram e novos
mais de 1 milhão de empregos à
cobrado pelos Estados e pelo
equipamentos e peças foram
conceituação e do potencial
sociedade brasileira.
Distrito Federal (DF), onera a
incorporados à tecnologia, sendo
de grande alívio no orçamento
importação e circulação jurídica
necessário adequar a redação
do Poder Público, tal Convênio
fotovoltaica tem ganhado
de mercadorias. Nesse sentido,
do Convênio, para isentar tais
teve impacto limitado, dado
destaque nos noticiários, em
destaca-se o entendimento
componentes, hoje considerados
que apenas os Estados de São
razão da proposta da Agência
atualmente vigente, de que a
imprescindíveis para a geração
Paulo, Pará e Bahia aderiram à
Nacional de Energia Elétrica
energia elétrica se classifica
de energia elétrica a partir do
iniciativa. É preciso estender a
(Aneel) de revisar as regras
tributariamente como uma
sol: inversores, estruturas para o
iniciativa às outras 24 unidades
da Resolução Normativa nº
mercadoria. O segundo imposto,
suporte de geradores, entre outros
da Federação, bem como à União
482/2012, que regula a micro
exigido pela União, agrava a
bens e, mais recentemente,
e aos Municípios do País. Também
e minigeração distribuída e o
industrialização e a importação de
baterias para o armazenamento
seria fundamental aprimorar a
Sistema de Compensação de
produtos industrializados.
de energia elétrica, este último
redação deste Convênio, para
Energia Elétrica (SCEE). Caso
parte da nova e mais recente
que imóveis onde estão sediadas
Segundo dados da Agência
Atualmente, a solar
Atualmente, os principais
Por meio do Convênio ICMS
Esta norma foi editada há
Reconhecendo o vasto
Apesar de louvável em sua
Energia solar fotovoltaica
37
as autarquias e as fundações
correspondente à soma da energia
autoconsumo remoto, múltiplas
e serviços e de seus processos
mantidas pelo Poder Público
elétrica injetada na rede de
unidades consumidoras e
de elaboração e prestação. Ou
acessem as mesmas condições,
distribuição pela mesma unidade
geração compartilhada; e (ii) a
seja, quanto menos onerosa ou
com isonomia entre os agentes
consumidora com os créditos
compensação de energia elétrica
prejudicial ambientalmente for a
públicos do Brasil.
de energia ativa originados na
produzida por minigeração até
geração de energia elétrica, menor
própria unidade consumidora no
5MW.
deverá ser a tributação incidente
Estado Brasileiro são muito
mesmo mês, em meses anteriores
sobre ela, tema abordado no
elevados, sendo uma das
ou em outra unidade consumidora
exigir o ICMS sobre os encargos
artigo 170 da Constituição
causas de atravancamento do
do mesmo titular, nos termos do
de transmissão TUSD e TUST, na
Federal.
desenvolvimento do País. Por
SCEE.
medida em que o Poder Judiciário,
isso, a diminuição nos custos
em reiteradas vezes, tem
constitucional que a geração de
com energia elétrica é matéria
nº 116/2015 abrange a
declarado ilegal a cobrança do
energia elétrica por tecnologias
de indiscutível urgência à
compensação de energia elétrica
ICMS sobre a remuneração desses
de baixo impacto, como a solar
administração pública, razão pela
produzida por minigeração apenas
custos.
fotovoltaica, seja tributada de
qual as limitações existentes no
até 1MW e não se aplica ao custo
maneira proporcional e justa em
Convênio ICMS nº 114/2017
de disponibilidade, à energia
em seu artigo 225, declara o
relação ao seu baixo impacto
requerem revisão, sob a ótica da
reativa, à demanda de potência,
meio ambiente ecologicamente
ambiental no meio ambiente.
eficiência e eficácia alocativa de
aos encargos de conexão ou uso
equilibrado, como bem de uso
recursos públicos.
do sistema de distribuição, e a
comum do povo e essencial
desafios, mas a Absolar tem
quaisquer outros valores cobrados
à sadia qualidade de vida,
adotado a postura ativa
ICMS nº 116/2015, com
pela distribuidora. Com isso, foi
impondo-se ao Poder Público e à
de interagir com todos os
base na Resolução Normativa
mais restrito do que a Resolução.
coletividade o dever de defendê-lo
atores públicos, de modo
nº 482/2012, que autoriza
Assim, a proposta é que o
e preservá-lo para as presentes e
que a tributação sobre a
os Estados e o DF a conceder
Convênio ICMS nº 16/2015 seja
futuras gerações. A concretização
energia solar fotovoltaica seja
isenção do ICMS incidente sobre
revisado, de forma a isentar: (i)
desse princípio passa pelo Poder
realizada segundo as normas
a energia elétrica fornecida
a microgeração e a minigeração
Público conferir tratamento
constitucionais e no melhor
pela distribuidora à unidade
a partir de suas diferentes
diferenciado conforme o grau de
interesse da população e da
consumidora, na quantidade
modalidades: geração local,
impacto ambiental dos produtos
sociedade.
Os gastos operacionais do
Há também o Convênio
Todavia, o Convênio
Além disso, não há sentido em
A Constituição Federal,
Portanto, é direito e dever
Não são pequenos os
Energia Eólica
38
Elbia Gannoum é presidente executiva da Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEólica)
E segue o crescimento dos Certificados de Energia Renovável é chegar a cinco milhões de
Associação Brasileira de Geração
de Energia Renovável (RECs)
o ano sem falar de um assunto
certificados. A cada quatro RECs
de Energia Limpa (Abragel)
correspondentes ao montante
que cresce em importância para
transacionados no Brasil, três
e a Associação Brasileira de
produzido. Um REC é a prova de
o setor de energias renováveis.
RECs são de empreendimentos
Energia Eólica (ABEEólica), e
que 1MWh (um megawatt hora)
Refiro-me ao Programa de
eólicos de nossos associados. O
já conta com apoio da Câmara
foi injetado no sistema a partir de
Certificação de Energia Renovável,
crescimento do interesse pela
de Comercialização de Energia
uma fonte de geração de energia
que está registrando um
certificação e compra dos RECs
Elétrica (CCEE) e Associação
renovável. Quando um consumidor
crescimento considerável no
sinaliza que as empresas estão
Brasileira dos Comercializadores
compra um REC de uma geradora,
Brasil e demonstra que existe
preferindo consumir energia
de Energia (Abraceel).
ele se apropria, por meio de um
um futuro promissor para as
renovável e, ao mesmo tempo,
certificado, daquela energia que foi
empresas que quiserem investir
mostra o compromisso com a
existe, por vezes, alguma
injetada no sistema, e aquele REC
neste negócio. No último artigo de
mudança de comportamento
dificuldade de entender como
não será usado por mais ninguém
2018, também resolvi falar deste
energético. Quanto mais cresce a
funcionam os certificados e
e aquela quantidade de energia sai
tema e a explicação é simples:
procura por RECs, mais cresce a
seu processo de certificado.
da conta do sistema. Os RECs com
sinto que precisamos abordá-lo
necessidade de termos geradoras
Nós, inclusive, entrevistamos
a chancela do nosso Programa
cada vez mais, para tirar dúvidas,
de energia renovável. Para que
recentemente, no Cabeça de
REC Brazil também trazem
explicar detalhes e fazer a nossa
uma determinada geradora possa
Vento, o Podcast da ABEEólica,
consigo ações de sustentabilidade
mensagem chegar à sociedade.
emitir RECs e vendê-los, ela
Fernando Lopes, do Instituto
auditadas relacionadas aos
Os certificados são mais um fruto
precisa passar por um processo de
Totum, para que explicasse a
Objetivos de Desenvolvimento
importante dos nossos bons
certificação. No site do Programa
nossos associados os principais
Sustentável (ODS) da Organização
ventos e que trará benefícios
www.recbrazil.com.br, é possível
pontos do programa de
das Nações Unidas (ONU).
não apenas para as empresas
ter informações detalhadas sobre
certificação. Repito a dica aqui
que aderirem ao programa, mas
todo o processo e como é feita a
e quem quiser ouvir as didáticas
anteriormente, nós estamos
para o próprio setor eólico como
compra e venda verificadas, em
explicações do Fernando, é só
investindo nesse Programa
um todo, já que impulsiona seu
ambiente certificado, de acordo
procurar o “Cabeça de Vento”
porque acreditamos em seu
crescimento.
com as legislações vigentes que
no Spotify, Deezer e Itunes.
enorme potencial e em seus
Não gostaria de terminar
Como nós já percebemos,
Como já escrevi
normatizam este sistema.
Bom, mas acho que também
benefícios para a sociedade. E
por RECs é maior a cada dia.
vale explicar um pouco aqui no
queremos que nossa mensagem
Até novembro de 2019, por
mencionando são fornecidos pelo
texto. O sistema funciona por um
se espalhe para empresários
exemplo, já havíamos chegado
Instituto Totum, emissor local
sistema de contabilização que
e para a sociedade. Em breve,
à marca de 2,1 milhão de
de RECs no Brasil credenciado
controla o equilíbrio entre entrada
inclusive, o Instituto lançará uma
certificados comercializados
pela organização mundial
e saída de certificados. Quando
campanha de vídeos didáticos
no ano, o que já era o dobro
I-REC Services. O Programa de
uma geradora é certificada, a
sobre o assunto e eu voltarei
do que foi comercializado em
Certificação de Energia Renovável,
energia gerada é acompanhada
a falar deste tema aqui neste
2018. Em 2020, a estimativa
por sua vez, foi criado pela
da geração dos Certificados
espaço.
O fato é que a demanda
Estes dados que estou
40
Tec
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Por Geraldo R. de Almeida*
A mecânica Newtoniana é insuficiente para calcular e projetar linhas aéreas de transmissão
Tec 41
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
RESUMO – Nos últimos 100 anos, temos usado a mecânica Newtoniana para calcular e projetar linhas aéreas de transmissão
conseguimos fazer viagens espaciais, colocar satélites em órbita da terra, viajar à Lua e descobrir novos planetas.
de energia elétrica. A maioria das linhas aéreas de transmissão no
Agora, no entanto, afirma-se no presente texto que esta mecânica
mundo foram projetadas em AC (corrente alternada) com bundles
é insuficiente para dimensionar mecanicamente linhas de transmissão
de no máximo 4 condutores por fase. Linhas em AC geralmente
muito longas.
tem comprimento limitado em cerca 500 km por limitações da modalidade AC, mesmo que atualmente os FACTS (Flexible AC Transmission Systems) tenham aumentado em muito o comprimento
O ENSINO DA MECÂNICA E DA ENGENHARIA MECÂNICA
destas linhas de transmissão. Para longos links em DC (corrente
Quando se ensina mecânica (e engenharia mecânica) é mandatório
contínua), o cálculo e projeto mecânico são inteiramente análogos
o exordium com as três leis de Newton. Não conseguimos revogá-las
àqueles das linhas em AC, mas o comprimento é muito mais longo
e as usamos quando queremos simplificar alguma coisa em termos de
(cerca de 2000km) e os bundles chegam a seis ou mais condutores.
fenomenologia universal.
A análise parte desde os princípios da mecânica Newtoniana, na sua
A mecânica Newtoniana é tão poderosa que fazemos tudo para
forma de equilíbrio de forças e momentos, associada ao conceito
continuar usando-a. O ensino da mecânica (e engenharia) começa com
de inércia, mostrando que o desempenho dos mate-riais e as
a Mecânica do Ponto Material. Todos que passaram por um curso de
configurações de estruturas são estudados sem que seja levado em
mecânica já ouviram de seus mestres essa assertiva. Por ser a mecânica do
conta o conceito de confiabilidade mecânica. Este trabalho aborda
ponto material (Estática, Cinemática e Dinâmica) de fácil entendimento,
o problema clássico de cálculo e projeto de um vão ancorado, com
nos cursos de Mecânica do Corpo Rígido, transformamos o corpo rígido
todas as restrições incluídas e analisa o aspecto de confiabilidade de
(com dimensões volumétricas e peso) num centro de massa (centro de
condutores e estruturas para linhas clássicas de até 500km, deixando
gravidade do corpo e seu peso inerente) e, com isso, conseguimos usar
em evidência que a confiabilidade intrínseca (sem efeitos externos)
muitos conhecimentos da mecânica do ponto material. Quando não
é rompida para linhas mais longas.
mais podemos usar o centro de gravidade e o peso, porque os corpos são
INTRODUÇÃO Os fundamentos da mecânica estão concentrados nas três leis de Newton, formuladas a mais de 250 anos:
deformáveis, usa-se a mecânica Newtoniana com algumas adaptações. As deformações admitidas são aquelas de pequenas entidades. Stephen Timoshenko foi o engenheiro mais brilhante no uso destas adaptações. Timoshenko [02] foi o grande inspirador da Mecânica do Meio Contínuo. Foi tanta sua influência, que os engenheiros admitiam
1ª Lei – Um corpo em movimento retilíneo uniforme não pode alterar
que a Mecânica do Contínuo poderia resolver todos os problemas da
sozinho o seu estado de movimento.
engenharia, desde que se pudesse resolver os problemas concernentes a
2ª Lei – A relação entre a massa de um corpo em movimento e a força
não linearidade e turbulência inerentes ao meio.
que provoca este movimento é uma constante, denominada aceleração.
Em 1967, a comunidade de engenharia foi surpreendida com
3ª Lei – A toda ação (força) corresponde uma reação (força) de igual
Olgierd Cecil Zienkiewicz [03], que desenvolveu as bases do método
intensidade e sentido contrário.
de elementos finitos (MEF) com a discretização do meio contínuo em pequenos elementos e impondo a estes elementos, um funcional
Com toda ciência e tecnologia de hoje, estas três leis parecem
Lagrangeano.
argumentos lúdicos e até óbvios, mas na época em que foram formuladas
Minimizado este funcional através de algum algoritmo, numa
geraram grande controvérsia. É preciso lembrar que se iniciava a fase
matriz de informação (Stiffness Matrix) a mecânica do meio contínuo
iluminista da humanidade.
consegue uma poderosa ferramenta para dimensionamento de grandes
Em sua famosa obra “PRINCIPIA”, Newton teve que desenvolver
estruturas.
uma matemática especial, o Cálculo Integral e Diferencial, onde usou
Quando os corpos entravam no limiar da transição de fase (fase
os conceitos de limites para integração de áreas, enquanto Leibniz usou
plástica e fase elástica) a mecânica newtoniana era constrangida a levar em
o conceito de diferenciação reversa. Ambos foram contemporâneos e
conta o comportamento dos materiais. Começavam a surgir as equações
trabalharam independentemente um do outro. Por isto esta parte da
constitutivas dos materiais e a Mecânica do Meio Contínuo [04].
matemática é creditada aos dois. Isaac Newton é considerado no meio científico a mente mais
O limite da mecânica Newtoniana parece ser realmente as equações de Navier Stokes, um dos “7 Problemas do Milênio” do Instituto Clay.
brilhante de todos os tempos. Com seu cálculo diferencial e integral,
Mesmo após todo o exposto, continuamos a dizer que a mecânica
desenvolveu uma ferramenta que validou as leis da gravitação universal
Newtoniana é insuficiente para cálculo e projeto de linhas aéreas de
observadas por Kepler 100 anos antes. Com a mecânica Newtoniana,
transmissão muito longas.
Tec
42
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
O PROJETO CLÁSSICO DE UM VÃO DE TRANSMISSÃO No projeto clássico [05] de uma linha aérea de transmissão de energia elétrica, usando mecânica Newtoniana, modela-se a linha como um cabo suspenso por duas estruturas. Pelo cálculo variacional quando o único sistema de força atuando é o próprio peso do cabo, suspenso pelas extremidades, este se acomoda numa linha elástica denominada catenária. Como trabalhar com a curva catenária no passado, quando toda engenharia era feita com régua de cálculo, implicava em muito trabalho, a curva catenária era aproximada por uma parábola. Isto era possível porque a linha elástica disposta em catenária tem geralmente uma flecha muito menor que o vão de suspensão (< 5% do comprimento do vão) e então aproximar uma catenária por parábola implicava num erro menor que 5%. A figura a seguir ilustra de modo singelo como projetar um vão de transmissão com a mecânica Newtoniana.
T1
Tração no estado (1)
T2
Tração no estado (2)
P1
Peso linear no estado (1)
P2 a
Peso linear no estado (2) Comprimento do vão
α
Coeficiente de dilatação linear
E
Módulo de elasticidade linear
S
Seção transversal Todos os demais estados intermediários do vão de transmissão
também poderiam ser calculados com a mesma equação anterior, gerando uma tabela de estados comumente conhecida como tabela de vão e fechamento. Tabela 1 – Tabela de tensão e fechamento típica.
Figura 1 – Grandezas envolvidas em um vão de uma LT.
O vão de transmissão é calculado considerando dois estados extremos: (1) Tracionado extremo, quando o cabo se encontra desligado, numa manhã muito fria e com vento extremo (ao norte do trópico de câncer, os engenheiros consideram também alguma camada de gelo sobre o cabo), e (2) Relaxado extremo, quando o cabo está com corrente máxima, num dia de verão muito quente e sem vento. Na engenharia primitiva (há mais de 100 anos) estes estados poderiam ser considerados, “do lado da segurança” trazendo relativo conforto ao investidor ou construtor. O estado mais tracionado é calculado com a equação;
Nessa tabela pode ser apreciado como varia a força na cabeça das estruturas em função da flecha e dos parâmetros dos materiais considerando uma abordagem de resistência dos materiais em função da variável de estado termodinâmica “temperatura”. A mecânica Newtoniana somente consegue “observar” os materiais no capítulo denominado “Resistencia dos Materiais”. No caso clássico de projeto de linhas aéreas de transmissão, esta observação e medição é feita através de dois ensaios: (1) Tensão e Deformação em cabo completo [06] e (2) Fluência mecânica em cabo completo [07] (ver figura 2).
f
Flecha do cabo
H
Esforço de tração longitudinal
w
Peso linear do cabo
a
Vão entre as estruturas O estado menos tracionado dos cabos (flecha máxima) construído
com as hipóteses já citadas, requer para o cálculo algumas informações dos materiais do cabo.
A figura anterior ilustra os resultados dos dois ensaios acoplados no mesmo gráfico. Este gráfico corresponde ao ensaio de um cabo ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) de formação 26/7, vinte e seis fios de alumínio em duas camadas e uma corda de 7 fios de aço (zincado ou aluminizado). A maioria dos engenheiros de linhas aéreas de transmissão já viram alguma vez esta figura. Na manhã fria e sem carga, o máximo esforço permitido no cabo
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Tec 43
Figura 2 – Gráfico da Aluminum Association of América de cabo CAA.
ACSR poderia chegar ao “joelho” da curva final do cabo completo e final do aço. No dia quente, o que limitava a flecha era a distância de segurança entre os condutores e a vegetação. Nas duas situações (em especial na primeira), a garantia que os cabos suspensos funcionariam em equilíbrio autônomo era a existência da alma de aço no núcleo do cabo ACSR. Todo critério EDS foi formulado em função de o máximo esforço coincidir com o uso do aço no seu limite máximo. Por isso os velhos engenheiros de transmissão diziam que “o que segura os cabos suspensos é a sua alma de aço”.
O LIMITE DOS MATERIAIS Todos que militam nas engenharias já ouviram falar das limitações de desempenhos dos materiais [08]. No projeto e cálculo de uma linha aérea de transmissão de energia elétrica, também estas limitações estão presentes. As limitações de desempenho dos materiais de cabos em vãos tracionados e suspensos são de duas entidades: (1) desempenho governado pelas propriedades intrínsecas dos materiais constituintes dos cabos (fluência mecânica), e (2) quanto tempo os materiais conjugados (aço + alumínio) devem durar com solicitações mecânicas endógenas e exógenas? A mecânica Newtoniana não está aparelhada para responder estas perguntas. A confiabilidade intrínseca pode ser respondida com algumas adaptações com a Mecânica Lagrangeana, sem considerar efeitos dissipativos nos materiais em desempenho sob tração e solicitações eólicas. Para estas últimas é necessário um aparelhamento muito mais avançado para avaliação de desempenho. Mesmo a Mecânica Lagrangeana precisa de aparelhamento da termodinâmica para conseguir “observar” os processos dissipativos que acontecem num cabo suspenso quando este sai da “funcional catenária” e vai para qualquer funcional decorrente de vibrações eólicas (nós e anti nós de linha elástica com peso distribuído e tracionada somente são observáveis com modelos de cálculo variacional e mecânica estatística). Todos estes aspectos ficam de dimensão muito maior se uma linha de transmissão for muito longa devendo percorrer uma distância onde a assinatura ambiental varia muito, como
44
Tec fenomenologia ao longo do caminho. O critério EDS foi desenvolvido tendo como paradigma cabos
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
funcional de um cabo suspenso e tracionado sem variáveis exógenas atuantes.
ACSR que possuem aço na alma. Outros tipos de cabos, usando apenas ligas de alumínio estão ainda devendo a sustentação termodinâmica
O gráfico abaixo é o mesmo já visto anteriormente, apenas num
para o uso do mesmo EDS dos cabos ACSR. Os adeptos de uso de
formato da Aluminum Association of América (desde 1950). Nesse
liga de alumínio com o mesmo EDS dos cabos ACSR têm explorado
gráfico, está salientado uma área ocre como a energia elastoplástica
o mesmo critério, mas sem nenhuma sustentação termodinâmica.
ainda disponível depois de 10 anos tracionado. Observando toda
A limitação do material pode ser manejada em dois aspectos: (1)
energia elastoplástica, correspondente à área dentro da curva inicial
Tempo médio para a primeira falha (mecânica) no condutor e (2)
composta (aço + alumínio), a curva final do aço e a fronteira do
Tempo de vida para todo o material do condutor.
ensaio de tração e deformação (aproximadamente 0,45%), a área
No primeiro caso, tempo médio não significa que o cabo suspenso
ocre é cerca da metade da área total. Em termos termodinâmicos
e tracionado vai romper, mas significa que a função de risco para a
o significado é que em 10 anos o cabo tracionado (25% EDS)
primeira falha já é um (1). A implicação desta assertiva vai para o
consome a metade de sua energia elastoplástica. Em outras palavras,
arrendamento da operação. Esse risco, se não for conhecido, não
o alumínio atinge seu tempo médio para primeira falha (MTTF)
poderá fazer parte dos custos de operação. Se o risco ocorrer de fato
mecânica em 10 anos.
e a linha cair, esse custo pode não está coberto pela RAP (Receita Anual Permitida nos leilões de transmissão). O segundo caso é ainda pior. A concessão de transmissão no Brasil é feita na modalidade de arrendamento por 30 anos. Se
O resultado desta aproximação experimental, leva por dedução analítica, que existe um funcional termodinâmico extraível dos ensaios, do tipo Função de Densidade de Probabilidade de WEIBULL.
nenhuma falha acontecer no arrendamento e o sistema voltar para o arrendador, este voltará completamente depauperado. Por isso, no fim do arrendamento o arrendatário deveria recondutorar as linhas. Em resumo, as limitações dos materiais usados como condutores de linhas de transmissão na modalidade de projeto atual e arrendadas por 30 anos trazem insegurança técnico-financeira para o investidor e compromete o ativo do arrendador.
A CONFIABILIDADE INTRÍNSECA DOS MATERIAIS O ensaio de tensão-deformação conjugado com o ensaio de fluência mecânica fornece uma maneira experimental de apreciar o
Figura 3 – Gráfico com destaque representando a energia elastoplástica.
Tabela 2 – Variáveis das diferentes configurações de condutores para compor a equação 1.
CABO
τ0
t0
N
ACSR
24500 PSI
86400 horas
20,66
AAC 1350
12500 PSI
86400 horas
10,34
AAAC 6201
20500 PSI
86400 horas
19,25
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Tec 45
Dentro do funcional de Weibull {τ0 ,t0 } é sempre uma característica do metal alumínio (ou outro qualquer, ensaiado da mesma forma), seja no ACSR ou nas ligas 1350, 6201 ou qualquer outra que tenha mais de 99% de alumínio na matriz. 10 anos de MTTF é uma propriedade do alumínio e isto não pode ser intuido ou derivado da mecânica Newtoniana, mas com alguma complacência pode ser deduzida com a mecânica Lagrangeana. Daí a primeira insuficiência da mecânica Newtoniana para calcular e projetar uma linha de transmissão. A segunda insuficiência da mecânica Newtoniana para cálculo e projeto de uma linha de transmissão aérea, vem das causas exógenas (vento, temperatura e gelo). Essa insuficiência somente pode ser superada com análise funcional avançada e modelos dentro da mecânica estatística. Neste trabalho ficaremos apenas na confiabilidade com fatores endógenos. Exemplo 1 Qual a probabilidade de sobrevivência, em um ano, para uma linha que usou 10.000 km de cabos alumínio liga endurecida?
A probabilidade de sobrevivência em um ano é 100% considerando apenas causas endógenas. Exemplo 2 Qual o tempo médio para a primeira falha mecânica em um link de contínua de: (1) “L” km, (2) Dois polos e (3) Nb cabos no bundle. O cabo é um CA de 37 fios liga alumínio1350 (EDS 25%).
Tabela 3 – Influência do comprimento do cabo no MTTF.
Tec
46
Enquanto em linhas curtas o MTTF intrínseco (apenas o cabo suspenso, sem nenhuma contra ação do ambiente) nem comparece como variável de risco, em longos links o MTTF já comparece trazendo riscos mecânico e financeiro para operação.
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Se o desempenho mecânico das ligas de alumínio é inferior ao do aço em várias solicitações (por exemplo fluência e fadiga cíclica)?
ASSERTIVAS EM NEGÓCIOS
Como no Brasil existe um grande número de links em corrente
Com a mecânica Newtoniana sendo insuficiente para calcular e
contínua construídas com alumínio EC 1350, paira a dúvida: este risco
projetar linhas de transmissão longas, como avaliar os riscos envolvidos
foi considerado no projeto?
e quem pagará os prêmios de seguros decorrentes dos riscos? Se o
ASSERTIVAS CIENTÍFICAS
decaimento da carga de ruptura dos cabos implica em aumento dos custos de operação das linhas (aumento em potencial, mas se realizados
A - De um lado está a Mecânica Newtoniana que maneja forças e
serão falhas). Estão estes custos cobertos pela RAP? Se não estão quem
momentos conseguindo descrever trajetórias em equilíbrio autônomo,
pagaria a indisponibilidade das linhas?
mas não consegue alcançar os corpos em movimento com deformações. Do outro lado está a Mecânica dos Materiais, querendo usar a Mecânica
Quando a arrendatário devolver a linha ao arrendador, o primeiro reatualizará os ativos (recondutorará a linha)?
Newtoniana estabecendo um contínuo no meio. Existe um gap entre ambas, sendo que a primeira não consegue observar a segunda e a
“Todo o texto, conhecimentos, modelos, heurísticas e opiniões são de
segunda (cabos suspensos em funcionais estocásticos) está sem a
responsabilidade do autor; que está a disposição para discutí-los em sede
memória da primeira.
acadêmica ou de negócios”.
B - O gap entre as duas abordagens tem sido enfrentado com auxílio da mecânica Lagrangeana e a discretização do contínuo. Esta abordagem
BIBLIOGRAFIA
amplamente desenvolvida impõem um funcional (Lagrangeano) para
[01] Isaac Newton Philosophiae naturalis principia mathematica, também
cada elemento e o minimiza. Quando estes funcionais são minimizados,
referido como Principia Mathematica ou simplesmente PRINCIPIA. Publicada
o equilíbrio termodinâmico está garantido, mas ainda não se consegue
em 5 de julho de 1687.
manejar funcionais com variações dimensionais, como acontece num cabo suspenso submetido a fluência e vibração eólica.
ASSERTIVAS TÉCNICAS C - O desacoplamento entre a engenharia de abordagem em mecânica Newtoniana e a engenharia dos materiais, no que concerne ao desempenho a longo tempo, impõe o uso de materiais de máximo desempenho mecânico como o aço, que sirva de garantia para mitigar o GAP entre as abordagens de engenharia.
[02] Stephen Timoshenko 60th Anniversary Volume, Contributions to the Mechanics of Solids Dedicated to Stephen Timoshenko by His Friends. New York: The Macmillan Co., 1938. 7he Collected Papers of Stephen P. Timoshenko. New York: McGrawHill. 1953. [03] Olgierd Cecil Zienkiewicz - The Finite Element Method in Structural and Continuum Mechanics, 1967. [04] Dimitrienko, Yuriy (2011). Nonlinear Continuum Mechanics and Large Inelastic Deformations. Germany: Springer. [05] Paulo Roberto Labegalini , José Ayrton Labegalini , Rubens Dario
D - O AÇO é o melhor material estrutural descoberto pelo homem a
Fuchs , Márcio Tadeu de Almeida - PROJETOS MECÂNICOS DAS LINHAS
mais de 3000 anos atrás, seja em módulo de elasticidade, seja em tensão
AÉREAS DE TRANSMISSÃO - Editora Blucher
de ruptura, seja em fluência e fadiga cíclica. Ainda não foi descoberto
[06] NBR 7306 – ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas –
na natureza ou desenvolvido na tecnologia (inclusive a nano tecnologia)
Condutores elétricos de alumínio – Tensão e deformação em condutores de
algum material contra tipo que reunisse em si, todos os predicados do
alumínio – MÉTODO DE ENSAIO.
aço.
[07] AAA (ALUMINUM ASSOCIATION OF AMERICA) – Stress-Strain-
E - Há 100 anos para viabilizar o alumínio como condutor elétrico
Creep curves for Aluminum Overhead Electrical Conductors. A technical report
suspenso, os americanos colocaram um reforço de aço na alma dos
for aluminum association’s Electrical Technical Commitee.
cabos. Este reforço garantia o desempenho mecânico do cabo suspenso e
[08] Dieter G. E. –Metalurgia Mecânica; 2ª ED, Guanabara Dois 1981.
o alumínio garantia a condução elétrica.
[09] J. W. Gibbs - Elementary Principles in Statistical Mechanics Developed
F. A retirada do aço da alma dos condutores de alumínio, deixa todo
with Especial Reference to the Rational Foundations of Thermodynamics.
desempenho elétrico e mecânico para o alumínio.
Dover Publ., New York, 1960.
G. O AÇO pode trabalhar com EDS de até 33% (por breve duração ou longo – a ser testado) conforme foi mostrado no joelho da curva tensão deformação. Nesta mesma condição, o aço tem sido usado com EDS de até 25% (da carga de ruptura) porque nesta condição o stress
[10] Mikhail Lifshits Lectures on Gaussian Processes -Springer Briefs in Mathematics - Springer Heidelberg Dordrecht London New York - pp 133 [11] I. M. Gelfand – S.V. Fomin Calculus of Variation -DOVER edition first published in 2000 - pp 226
está na condição relaxada sob o domínio do aço. Como pode o alumínio
[12] A. B. Pippard – Elements of Classical Thermonamycs – CAMBRIDGE
(todas as ligas) trabalhar como mesmo EDS (25% da carga de ruptura)?
[13] L. Boltzmann - Lectures on Gas Theory (Dover Publications, Nova
Tec 47
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Iorque, 1995). [14] Kapur, K. C.; Lamberson, L. R - Reliability in Engineering Design. New York: John Wiley & Sons (1977). [15] W. Weibull – A Statistical Distribution Function for Wide Applicability – Journal of Applied Mechanics, 18 293-296 (1951) [16] T. W. Dakin," Electrical Insulation Deterioration Treated as a Chemical Rate Phenomenon” AIEE Trans. Vol 67, 1948 pp 113-122. [17] Stanley E. Kiersztyn, “Formal Theoretical Foundation of Electrical Aging of Dielectrics. Power Apparatus and Systems, IEEE Transactions on (Volume:PAS-100 , Issue: 11 ) Nov 1981. [18] Karl Petersen - Ergodic Theory - Cambridge Press University
Reliability – To Be Publishing Soon [25] Christian Robert; George Casella; A Short History of Markov Chain Monte Carlo: Subjective Recollections from Incomplete Data1. Statistical Science 2011, Vol. 26, No. 1, 102–115 DOI: 10.1214/10-STS351 c Institute of Mathematical Statistics, 2011 [26] George Casella; Edward I. George - Explaining the Gibbs Sampler The American Statistician, Vol. 46, No. 3. (Aug. 1992), pp. 167-174. [27] Robert, C. P. George Casella – Monte Carlo Statistical Methods (second edition) – Springer Verlag. [28] Ya. G. Sinai. On the Foundation of Ergodic Hypothesis for Dynamical System of Statistical Mechanics, Dokl. Akad Nauk SSSR 153 (1963), 1261-1264.
[19] Callister Jr W. D. - Materials Science and Technology: An Introduction - John Wiley and Sons 2000. [20] B. Neubauer and U. Wedel, International Conference on Advances in Life Prediction Methods, ASME, New York (1983), p. 307 [21] Michael F, Ashby – Material Selection in Mechanical Design. Burlington Massachusetts Buttenworth 1999 [22] AAA (Aluminum Association of America) – Stress-Strain-Creep
*Geraldo Roberto de Almeida é graduado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Juiz de Fora (1971), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade de São Paulo (2005) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade de São Paulo (2011). Atualmente, é sócio diretor – TAG INOVACAO TECNOLOGICA LTDA e diretor – TECHSYS TECNOLOGIA E SISTEMAS, consultor do GRUPO INTELLI, engen-heiro especialista em
curves for Aluminum Overhead Electrical Conductors. A technical report for
Engenharia e Tecnologia de cabos elétricos. Tem experiência na área de
aluminum association’s Electrical Technical Committee.
Engen-haria de Materiais e Metalúrgica, com ênfase em Materiais Não-Metálicos,
[23] V.V.Prasolov - Intuitive Topology. American Mathematical Society 1995.
atuando principalmente nos seguintes temas: alta tensão, confiabilidade, linhas
[24] G. R. de Almeida - Mathematical Approach for Bare Conductor
de transmissão, cabos nus e cabos isolados de alta tensão.
Espaço 5419
Espaço 5419
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Por Dr. Hélio Eiji Sueta*
Uso de telhas feitas com ligas metálicas como sistema de captores naturais – Parte 2
Para os diferentes tipos de amostras
de ferro; 0,221% de manganês; 2,34%
foram aplicados impulsos de 100kA,
de zinco, 0,0036% de cálcio; 0,01% de
150kA e 200kA. Nestas aplicações, foram
fosforo; 0,0068% de enxofre e 0,026%
registrados e calculados o valor de pico
de silício.
da corrente (kA), a carga (C), a Energia
Nas demais amostras, os teores
(kJ/Ω) e o estado da amostra (deformou
apresentados
ou perfurou).
amostra prensada, na calibração STD-1
(Standardless), relativa à análise sem
Após os testes, as amostras de Nº 7
foram
padrões
31 (Zinco 0,5mm) e 40 (Zinco 0,65mm)
compreendidos entre o flúor e o urânio,
foram analisadas no LCT – Laboratório
em
de Caracterização Tecnológica da Escola
de raios X, marca Malvern Panalytical,
Politécnica da USP para a verificação da
modelo
composição destas amostras.
normalizados a 100%. A Perda ao Fogo
utilizadas
duas
técnicas
elementos
em
(Galvalume); 18 (Liga IEE); 24 (Alumínio);
Foram
dos
dosados
espectrômetro Zetium.
de Os
químicos
fluorescência valores
foram
(PF) foi realizada a 1.020°C por 2h.
diferentes para a caracterização das
amostras, sendo que, para um tipo de
mostrou uma quantidade de alumínio
amostra, uma foi mais representativa e,
de 42,6%; de zinco de 38,3%; de ferro
para as outras, a outra técnica forneceu
de 17,2%; silício de 0,98% e fósforo
resultados mais coerentes.
(0,17%); enxofre (0,35%), cloro (0,07%),
Na
amostra
chamada
de
A amostra chamada de “Liga IEE”
potássio (0,04%), cálcio (0,02%), titânio
“galvalume”, os teores apresentados
(0,02%),
foram
(0,02%), níquel (0,01%).
determinados
por
análise
crômio
(0,06%),
manganês
quantitativa em amostras preparadas
A amostra chamada de alumínio
por digestão com água régia e dosados
mostrou uma quantidade de 98,3% de
em espectrômetro de emissão óptica
alumínio, mas é composta também por
(ICP OES), marca Horiba, modelo Ultima
pequenas quantidades (<< 1%) de sódio,
Expert.
manganês,
Esta
amostra,
chamada
de
silício,
fósforo,
enxofre,
galvalume, foi obtida na amostra Nº 07,
cloro, potássio, cálcio, titânio, vanádio,
apresentando: 3,57% de alumínio; 93,1%
manganês, ferro, níquel, gálio, zircônio e
49
Apoio
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
geralmente aço, recobertas por uma
chumbo. As amostras chamadas de “zinco
liga metálica composta, geralmente, por
1
alumínio e zinco e outros materiais em
(0,5mm)”
e
“zinco
2
(0,65mm)”,
mostraram uma quantidade de alumínio
pequena quantidade.
(40,9% na Zn 1 e 43,4% na Zn 2); de ferro
Um motivo bastante plausível para as
(16,7% na Zn 1 e 13,4% na Zn 2), zinco
definições
(38,1% na Zn 1 e 38,6 na Zn 2) e silício
das chapas metálicas, seria a questão
(0,57 % na Zn 1 e 1,03% na Zn 2). Foi
mecânica que não tem nenhuma relação
encontrada também a presença de vários
aos efeitos das descargas atmosféricas
materiais em pequenas quantidades (<< 1%) de fósforo, enxofre, cloro, potássio,
Figura 5: Telha galvalume – 100kA.
nas
telhas
das
espessuras
metálicas,
mas
mínimas
sim,
na
suportabilidade a esforços mecânicos nas
cálcio (somente na Zn 2), titânio, crômio,
superfícies das mesmas ou nas fixações,
manganês e níquel (somente na Zn 2).
devido a pesos excessivos nas telhas ou
esforços devidos a ventos ou chuva.
Resumidamente, os resultados dos
ensaios de simulação de corrente de
Alguns pontos muito importantes para o
continuidade mostraram que todas as
uso destas telhas como parte integrante
amostras foram perfuradas e, como
do subsistema de captores para proteção
se esperava, as perfurações possuem
contra
aspecto arredondado com o diâmetro da
verificação do conteúdo da estrutura,
perfuração aumentando com o aumento
não podendo esta possuir elementos
da carga. A Figura 4 mostra algumas
explosivos ou prontamente combustíveis
perfurações em telhas tipo Galvalume.
Figura 6: Telha de alumínio com 200kA.
descargas
atmosféricas
são:
em contato ou próximos das chapas metálicas; verificação se, no caso da chapa perfurar devido a uma descarga atmosférica, o material fundido devido
de alumínio apresentaram perfurações
a esta perfuração não irá tocar em
em todos os níveis de corrente impulsiva
materiais explosivos e/ou prontamente
(ver Figura 6).
combustíveis; verificar se nas emendas,
junções e conexões deste sistema metálico,
Para se ter conclusões mais concretas,
Figura 4: Perfurações após os ensaios de corrente de continuidade em telhas tipo galvalume.
outras verificações devem ser realizadas,
não
como por exemplo, um estudo mais
O uso de mini captores corretamente
aprofundado de desgaste de materiais
fixados nestas telhas é uma ação muito
por arcos elétricos, o comportamento de
boa, pois, se estiverem adequadamente
onda
emendas e superposições destes tipos
posicionados e dimensionados, serão
10/350μs, a não ser para a amostra
de telhas com a passagem de correntes
pontos preferenciais para as descargas
chamada de alumínio, as outras amostras
de descargas atmosféricas, e também
atmosféricas evitando, assim, perfurações
não furaram para as correntes impulsivas
um estudo aprofundado de fusões de
e gerações de pontos quentes ou fusão
de 100kA (ver Figura 5). Com 150kA,
materiais pela passagem destas correntes.
de materiais.
as amostras Zinco 1 e Zinco 2 também
O que podemos concluir deste estudo é
não furaram e a amostra chamada de
que as chapas metálicas utilizadas como
*Hélio Eiji Sueta é chefe adjunto da Divisão
Galvalume apresentou um pequeno furo
cobertura de estruturas não são feitas
Científica de Planejamento, Análise e
irregular. Com 200kA, todas as amostras
de materiais puros; todas são compostas
Desenvolvimento Energético do Instituto de
apresentaram perfurações e deformações
por diversos materiais, sendo muitas,
Energia e Ambiente da Universidade de São
mecânicas na chapa. Todas as amostras
compostas por um material principal,
Paulo.
de
Em relação ao ensaio com impulsos corrente
com
forma
de
haverá
centelhamento
perigoso.
50
Espaço SBQEE
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Por Javier Aprea*
Normatização para o teste de conformidade dos indicadores de tensão em regime permanente No Brasil, a distribuição da energia
da Incerteza de Medição da Associação
elétrica é regulada pela Agência Nacional
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)
de Energia Elétrica (Aneel) através dos
e do Instituto Nacional de Metrologia,
Procedimentos de Distribuição de Energia
Qualidade e Tecnologia (Inmetro). Contudo,
Elétrica
Nacional
os seguintes indicadores, específicos para
(PRODIST). A revisão 10 do Módulo 8
o Brasil, ainda carecem de metodologia
do PRODIST, que trata da qualidade do
própria para ensaios:
no
Sistema
Elétrico
produto e serviço, estabelece uma série de indicadores que devem ser calculados
• Duração Relativa da transgressão de
por equipamentos eletrônicos de medição
tensão Precária - DRP e Duração Relativa
para avaliação da Qualidade da Energia
da transgressão de tensão Crítica - DRC da
Elétrica (QEE) fornecida aos consumidores.
tensão em regime permanente;
Os métodos de medição baseiam-se nas
• Fator de Impacto (FI) das Variações de
mais recentes versões das normas da
Tensão de Curta Duração (VTCD);
International Eletrotechnical Commission
• Distorção Harmônica Total de Tensão
(IEC)
para componentes múltiplas de 3 (DTT3).
61000-4-7:2010,
61000-4-15:2010
e 61000-4-30:2015. Esta última define os fenômenos da QEE, a forma de agregação
Para o cálculo dos indicadores DRP e
dos dados e as classes A e S dos analisadores.
DRC, os equipamentos realizam a medição
Para garantir a conformidade com essa
da tensão eficaz ou Root Mean Square (RMS)
norma, a IEC 62586-1:2017 apresenta
com precisão melhor do que 1% e calculam
os requisitos para os equipamentos que
o valor agregado médio em intervalos
medem os parâmetros da QEE e a IEC
consecutivos de 10 minutos. Para medições
62586-2:2017 define o caderno de testes e
amostrais,
a metodologia de ensaio.
validos, compondo um período típico de
Para homologação dos equipamentos
medição de sete dias. A cada novo registro,
usados por concessionárias de energia, a
o equipamento classifica o valor da tensão
Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
com relação ao valor nominal declarado
realiza ensaios e emite um Relatório Técnico
ou declared input voltage – Udin em uma
conforme o Caderno de Ensaios para
das faixas definidas como adequado,
Certificação de Instrumento de Medição
precário ou crítico. A soma dos registros
para as Campanhas de Medição de QEE.
classificados como precários e críticos é
Em âmbito acadêmico, há um estudo em
totalizada separadamente. A partir destes
andamento na Universidade de Brasília
totalizadores, deverão ser calculados os
(UnB) que versa sobre a implementação
indicadores individualmente para cada fase
de um caderno de testes baseado na
de sistemas polifásicos, sendo escolhido o
IEC 62586 e na avaliação dos dados de
indicador de maior valor percentual como o
medição conforme o Guia para a Expressão
representativo do sistema medido.
considera-se
1008
registros
Espaço SBQEE
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
51
Além da capacidade de cálculo e
regularizar estes níveis.
classificação, o equipamento deverá ser
Recentemente
a
unidade – pu, avaliou-se as tabelas 4 a 12
capaz de realizar o expurgo de dados
Audiência Pública (AP) 060/2018 com
do anexo I do Módulo 8 do PRODIST, para
inválidos. Segundo item 9.1.10.2, da seção
o intuito de melhorar a capacidade
tensões abaixo de 1kV, a fim de encontrar
8.1 do PRODIST, os registros de 10 minutos
de fiscalização da Agência através da
faixas percentuais precárias e críticas que
nos quais for identificada uma VTCD
rastreabilidade das medições de tensão
independem da tensão nominal. Os valores
temporária são inválidos e deverão ser
em regime permanente e da apuração dos
propostos foram definidos de forma a
expurgados do conjunto de 1008 leituras,
indicadores DRP e DRC. Esta AP propõe
proporcionar disparidades quando forem
devendo ser substituídos pelo próximo
o uso de medidores de faturamento com
aplicadas VTCDs. Com base nos valores
intervalo de agregação de 10 minutos
capacidade de medir esses indicadores
apresentados e utilizando uma abordagem
válido. Assim sendo, o período para aqui
de forma permanente em substituição às
semelhante à utilizada na IEC 62586-2,
sição de 1008 registros válidos poderá ser
medições amostrais. Portanto, a correta
define-se os pontos de teste para aplicação
maior do que os sete dias, de acordo com
indicação de ultrapassagem ou não dos
da medição de DRP e DRC.
a incidência de VTCDs temporárias na rede
limites é indispensável e, por isso, se faz
elétrica sob medição.
necessária uma metodologia de ensaios
*Javier Aprea possui graduação em Engenharia
a
um sinal de tensão baseado no sistema por Aneel
realizou
para garantir a conformidade do cálculo
Elétrica (1987) e Mestrado Acadêmico em
baseada nestes indicadores, o PRODIST
desses indicadores.
Computação (1991), ambos pela Universidade
define os limites máximos de 3,0% para
Federal do Rio Grande do Sul, e Mestrado em
DRP e 0,5% para DRC. As distribuidoras de
metodologia de teste apresentada como
Engenharia Elétrica (1994) pela Universidade
energia elétrica apuram os indicadores e
artigo técnico na XIII Conferência Brasileira
Tecnológica de Eindhoven, na Holanda.
apresentam relatórios trimestrais contendo
sobre
Tem ampla experiência como engenheiro de
as medições para apreciação pela Aneel.
(CBQEE), realizada de 1 a 4 de setembro
Desenvolvimento de Produtos e Gestão de
Se algum dos limites for ultrapassado, a
de 2019, em São Caetano do Sul (SP).
Equipes de alto desempenho. Atuou 16 anos
concessionária tem um período de 90 dias
Esta metodologia também foi proposta no
como engenheiro de Desenvolvimento na
para regularizar a tensão com relação ao
Grupo de Trabalho 9 da Comissão de Estudo
Philips Electronics, na Holanda, e 12 anos
DRP e 15 dias no caso do DRC. Caso a
003:013.001 sobre medidores integradores
como gerente de P&D na IMS Power Quality,
regularização não seja realizada no período
do Comitê Brasileiro de Eletricidade ABNT/
onde foi o responsável pelo desenvolvimento
determinado, a distribuidora é obrigada a
CB-003 para normatização.
de equipamentos e software para a medição, a
compensar financeiramente os clientes da
As faixas precárias e críticas são
análise e o controle da Qualidade da Energia
rede que tiveram seus níveis de tensão fora
definidas de acordo com o valor Udin no
Elétrica e projetos de Inovação colaborativos.
dos limites, além de ainda ser obrigada a
ponto de medição. Com o intuito de criar
Hoje em dia, atua como consultor de Tecnologia
Para a regulação dos níveis de tensão
A IMS Power Quality desenvolveu uma
Qualidade
da
Energia
Continua na próxima edição.
Elétrica
52
Apoio
Proteção contra raios
Jobson Modena é engenheiro eletricista, membro do Comitê Brasileiro de Eletricidade (Cobei), CB-3 da ABNT, onde participa atualmente como coordenador da comissão revisora da norma de proteção contra descargas atmosféricas (ABNT NBR 5419). É diretor da Guismo Engenharia | www.guismo.com.br
Avaliação de riscos devidos à incidência de raios em áreas abertas – Parte 03/04 Por Professor Antônio Roberto Panicali, da Proelco
Modelagem e resultados numéricos A
figura
2
mostra
uma
visão
anos de descargas em uma região com
As
Ng=10raios/km2.ano,
posicionados
histogramas das intensidades incidentes
alea toriamente
distribuições
nos
segundo
figuras captores
3a
e
Franklin
b
mostram dos
os
postes,
tridimensional do modelo gerado pelo
uniformes nas duas dimensões, tendo ao
chamando-se a atenção para a incidência
software na análise de risco: a arquibancada
centro a arquibancada. A cada raio, foi
de
em si foi modelada por 15 paralelepípedos
atribuída uma corrente de pico com valores
(>200kA). Por outro lado, como indicado
com as partes superiores correspondendo
também
conformidade
na figura 3, a presença dos postes com
aos níveis da estrutura; o modelo incluiu
com os parâmetros estatísticos descritos
captores não impede a incidência de raios
também os dois postes de iluminação na
no Anexo-A da NBR 5419-1 (2015),
em uma grande extensão da estrutura,
parte posterior da arquibancada cujas
envolvendo
e
mesmo nos níveis superior e adjacente
alturas, 30m, levaram em conta a presença
negativas. De modo a incluir no estudo
aos postes, atingidos respectivamente
das hastes captoras. O modelo inclui
o possível efeito de raios de grande
por 2.256 e 350 descargas. Embora
ainda uma estrutura correspondente ao
intensidade, associados a esferas rolantes
tais resultados possam, à primeira vista,
alambrado existente, próximo ao nível do
de grandes dimensões, a arquibancada
parecer inconsistentes com a proximidade
campo.
com dimensões em planta de 120m x 80m
dos captores, cumpre lembrar que a maioria
foi considerada como situada no centro de
das descargas apresentam correntes de
uma área plana de 800m x 800m.
pico inferiores a 20kA, correspondendo
No presente estudo, foram gerados
793.800 raios correspondentes a 100.000
aleatórios,
em
descargas
positivas
descargas
de
grande
intensidade
a esferas rolantes com raios inferiores a 70m, portanto, passíveis de atingir partes dos degraus mais elevados da estrutura, levando grande risco aos torcedores ali situados. As figuras 4a e b mostram os histogramas das descargas incidentes nos dois níveis superiores: como esperado, nota-se o efeito da presença dos postes de iluminação pela eliminação de descargas acima de 100kA; fica também evidente o efeito de blindagem do nível superior sobre o nível imediatamente abaixo, resultando em descargas em menor número e com menores intensidades mas, mesmo assim, suficientes para representar um risco Figura 2: Visualização da maquete eletrônica usada na simulação de incidência de raios.
efetivo para torcedores naquelas áreas.
53
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Figura 3: Histogramas das intensidades incidentes nos captores Franklin dos postes.
Figura 4: Histogramas das descargas incidentes nos dois níveis superiores.
A Tabela abaixo mostra o número de raios incidentes em cada nível da arquibancada, em um
período de 100.000 anos: Níveis
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 TOTAL
(figura 2) Número de 2,3K 350 25 14 25 14 20 15 16
6
5
1
0
0
0
2.782
incidências
Com base nos dados da tabela acima e, levando-se em conta o fator de ocupação Fo,
Fo=(52 semanas/ano)x(8 horas/semana)/(8760 horas em um ano)=0.095 chega-se ao total de descargas atingindo a arquibancada no período considerado de 100.000 anos: 265 acidentes/100.000 anos
Portanto, muito acima do valor (10-5/ano) considerado seguro. Note-se que, mesmo
eliminando as contribuições das duas fileiras de acentos no topo da arquibancada, chegaremos a um total da ordem de 17 acidentes/100.000 anos
Portanto, ainda muito acima do limite de segurança da norma!
É importante notar que, laudos anteriores, baseados na metodologia de análise risco para
estruturas consideraram o SPDA instalado nos postes existentes como adequados à proteção dos torcedores no local. Na realidade, com base na metodologia descrita acima, o risco de incidência direta sobre os torcedores, sem a presença dos postes de iluminação com captores, aumentaria o risco acidentes graves e/ou morte de torcedores, de 265 para cerca de 2.000 vezes acima do limite de segurança da norma vigente. Conclui-se, então, que, embora a presença dos postes com captores resulte em uma sensível redução do risco, ainda é insuficiente para atender às exigências da regulamentação vigente.
54
Energia com qualidade
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
José Starosta é diretor da Ação Engenharia e Instalações e membro da diretoria do Deinfra-Fiesp e da SBQEE. jstarosta@acaoenge.com.br
Ruídos em alta frequência nas instalações elétricas
Em maio de 2017, abordávamos nesta coluna as questões associadas
às supra harmônicas, definidas como ruídos ou distúrbios nos barramentos e redes elétricas na frequência industrial, porém com frequências entre 2KHz e 150kHz. O que se pode observar na contínua observação do tema está relacionado aos ruídos causados pelos disparos dos elementos semicondutores que estão presentes no controle dos dispositivos ligados à rede elétrica, como os retificadores em aplicação em corrente contínua ou aqueles associados aos inversores em aplicação de acionamento de motores ou mesmo nos UPS’s. Em outras palavras, uma rede elétrica alimentando, por exemplo, um UPS equipado com IGBT em seus retificadores, que operem em 80 ou 100kHz, poderão gerar este ruído nos barramentos onde as cargas são alimentadas por estas fontes, sobrepondo-se este ruído aos 60Hz da rede.
Este fenômeno poderá surgir em função da topologia do próprio
acionamento ou dependendo das características do circuito e instalação,
Figura 1 – Registro da potência ativa durante o período total da medição.
como a potência de curto-circuito, outras cargas alimentadas e outras variáveis. A qualidade da alimentação (e, portanto, qualidade da energia) poderá ser afetada notadamente se as cargas possuírem baixa imunidade ou alta sensibilidade.
O exemplo abaixo aponta o registro de um ruído próximo a 5kHz (89ª
harmônica) quando da ligação de um retificador em rede elétrica industrial. Na figura 1, observa-se o perfil da carga (potência ativa) durante o período da avaliação, e na figura 2, a distorção total de tensão THDV durante este mesmo período de operação. A medição foi então dividida em dois períodos, denominados “A” e “B” do gráfico da figura 2. O período B indica aquele em que um retificador foi inserido no barramento de alimentação das cargas. A THDV no barramento foi elevada de 6% (período inicial – janela A) para 10% (da janela B). A figura 3 apresenta o comportamento das harmônicas de tensão
Figura 2 – Registro da distorção total da tensão (THDV) durante o período total da medição.
durante todo o período de monitoração (A+B); chama atenção a presença de todas as harmônicas até maiores que a de ordem 120; (7,2kHz). Na sequência, foram estudadas as duas partes da medição em separado (A e B); a parte A sem o retificador e a parte B com o retificador, identificadas pelas janelas respectivas.
As conclusões da avaliação entre os períodos A e B são resumidas na
tabela 1. Observa-se que durante a janela B, os valores de distorção de tensão extrapolaram os limites toleráveis do acionamento, causando o desligamento da carga. Notar que, em regime permanente, a impedância de uma rede indutiva tem forte contribuição da frequência (ω e, portanto, ωL). Cabem pesquisas das ações corretivas, como a verificação e eliminação da causa da distorção de corrente do retificador, avaliação da sensibilidade/imunidade dos equipamentos que foram desligados, instalação de filtro de alta frequência, avaliação da aplicação de transformador isolador e outras alternativas.
Figura 3 – Espectro das componentes das tensões harmônicas durante o período “A”.
55
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Figura 8 – Comportamento das principais harmônicas (83ª à 90ª) de tensão durante o período “B”.
Figura 4 – Comportamento temporal das principais tensões harmônicas (5ª a 13ª) durante o período “A”.
TABELA 1 – RESUMO DOS VALORES OBTIDOS NAS MEDIÇÕES.
Variável elétrica
Período da
Período da
Distorção total
janela A
Janela B
de tensão –
6,5%
10%
THDV
Notas Desligamento da carga no período
Tensão
da janela B
Harmônica-com
5ª Harmônica –
89ª
Tensões com
maior distorção
HDV 3%
harmônica –
frequências mais
HDV-5%
altas surgem com maior intensidade no ligamento do retificador (janela B)
Figura 5 – Comportamento da forma de onda típica de tensão do período “A”.
Aparência da
Tipicamente com Presença de
forma de onda
cortes de tensão ruídos de alta
de tensão
(notches)
frequência
Segundo a referência [1], a denominação “supraharmonic” ou “supra-
harmônicas” teria sido proposta por A. McAechern no IEEE-PES GM 2013, em Vancouver, e estaria associada à presença de sinais de tensão no intervalo de frequências acima definido.
Algumas considerações são importantes, já que as normas existentes
trazem poucas referências sobre estes fenômenos e mesmo os instrumentos aplicados em medição de qualidade de energia não atingem toda a faixa de frequência proposta (os atuais de até 1024 amostras por ciclo podem registrar até a 512ª ordem harmônica). Figura 6 – Comportamento da forma de onda típica de tensão do período “B”.
As soluções aplicáveis estão associadas a topologias de redes e circuitos,
cuidados com a emissão de equipamentos e fontes, uso de filtros e outras em desenvolvimento. A monitoração é a primeira atividade caso algum fenômeno de falha de operação ocorra e conduzirá na pesquisa de solução do problema.
REFERÊNCIAS 1. Agudelo-Martínez, Daniel e outros: Supraharmonic Bands detection for low voltage devices – 17th International conference on Harmonics and Quality of Power. 2. Conducted emissions in the 2kHz -150kHz band Supra-harmonics –Pqube- 3 Application Note v3.0 3. Busatto Tatiano e outros: Interaction between Grid-Connected PV systems and LED Lamps: Directions for Further Research on Harmonics and Supraharmonics - 17th International conference on Harmonics and Figura 7 – Espectro das componentes das tensões harmônicas durante o período “B”.
Quality of Power. 4. Ação Engenharia e Instalações – relatórios técnicos
56
Instalações Ex
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
Roberval Bulgarelli é consultor técnico e engenheiro sênior da Petrobras. É representante do Brasil no TC-31 da IEC e no IECEx e coordenador do Subcomitê SC-31 do Comitê Brasileiro de Eletricidade (Cobei). bulgarelli@petrobras.com.br
Eletricidade estática em atmosferas explosivas – Riscos, controle e mitigação – Parte 06/08
8. Limitação de área superficial de partes ou equipamentos não metálicos
a seguir, dependendo do nível de proteção
mantida acima de 65%, na maioria dos
de equipamento (EPL) pretendido.
casos, dependendo das características do
material isolante existente.
Limitação de áreas de superfícies de
equipamentos para instalação em áreas
Mesmo que o ar úmido seja não
classificadas.
condutivo, a água ou a umidade presente
da eletricidade estática em atmosferas
Estes valores admissíveis para as
no ar pode adsorver sobre a superfície de
explosivas é a seleção de materiais
áreas superficiais podem ser aumentados
muitos materiais isolantes, dependendo
metálicos ou condutivos que possuam
por um fator de quatro, se a área exposta
da natureza hidroscópica do material. Isto
uma resistência de isolamento menor que
de material não metálico estiver rodeada
pode ser suficiente para evitar o acúmulo
1GΩ. Como alternativa, a área superficial
e em contato de estruturas condutoras
de cargas eletrostática, desde que exista
de partes não metálicas deve ser limitada.
aterradas.
um caminho adequado para que estas
A abordagem básica para o controle
Brasileiras adotadas ABNT NBR ISO 80079-36, 0,
cargas possam ser dissipadas para a
De acordo com as Normas Técnicas
e
ABNT
ABNT
NBR
NBR IEC
IEC
60079-
60079
14,
9. Umidificação de materiais sólidos para evitar o carregamento eletrostático
terra. Entretanto, de o
respectivamente sob os pontos de vista
alguns vidro
ou
embora materiais fibras)
superfície
(por
exemplo,
possam
certificação
Dentre as ações que podem ser
umidade
tomadas para se evitar o carregamento
uma condutividade superficial que seja
de equipamentos em áreas classificada,
eletrostático
suficiente
o acúmulo de cargas eletrostáticas em
pode
de
cargas eletrostáticas, outros materiais não
equipamentos elétricos “Ex” destinados
materiais sólidos, de forma a reduzir a sua
apresentam esta característica, tal como o
à instalação em áreas classificadas do
resistividade superficial. A resistividade
PTFE (politetrafluoroetileno / “teflon”) ou
Grupo II (Gases inflamáveis) pode ser
superficial de alguns materiais sólidos
o polietileno, sendo capazes de acumular
evitado pela limitação de sua área de
isolantes pode ser reduzida a níveis
cargas eletrostáticas mesmo na presença
superfície, de acordo com tabela indicada
dissipativos se a umidade relativa for
de elevados níveis de umidade relativa do
avaliação,
fabricação,
ser
em citada
áreas a
classificadas
umidificação
para
evitar
para
adsorver
de equipamentos “Ex” e de instalação
de
suficiente
a
o
assegurar acúmulo
de
ar. Também quando a umidade relativa do ar cai para valores abaixo de cerca de 30%, os materiais que são susceptíveis a umidificação geralmente voltam a se tornar isolantes, ocasionando o acúmulo de cargas eletrostáticas. O aumento da umidade relativa do ar, desta forma, não é
57
O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
efetivo em todos os casos e, em geral, não
sistema de equipotencialização.
pode ser utilizado como a única medida
de proteção contra o acúmulo de cargas
materiais
eletrostáticas em áreas classificadas. Este
devem serem utilizados na fabricação
requisito é particularmente importante em
dos equipamentos, de forma a evitar o
locais com elevado risco de presença de
acúmulo de eletricidade estática. Sob o
atmosferas explosivas, tais como em Zona
ponto de vista de permitir a dissipação da
0 ou Zona 20.
eletricidade estática, o valor máximo para a
Por princípio e critério geral de projeto, condutivos
ou
dissipativos
resistência à terra de todas as partes de tais
10. Valores de resistência de terra para fins de controle de eletricidade estática em atmosferas explosivas
equipamentos é de 1MΩ, embora valores campo das instalações nestes casos. É
de até 100MΩ possam ser aceitáveis, de
importante que todas as conexões de terra
acordo com as especificações indicadas
e de equipotencialidade sejam confiáveis,
na IEC TS 60079-32-1.
em
permanentes, não sujeitas à deterioração e
atmosferas explosivas é recomendado que
submetidas a rotinas de inspeção elétrica
de terra é apresentado na Tabela a seguir
as partes metálicas dos equipamentos
e mecânica.
sob o ponto de vista de evitar o acúmulo
elétricos ou de processo possuam com
As partes condutivas móveis requerem
de cargas eletrostáticas, de acordo com a
um bom contato à terra e apresentem uma
conexões especiais para o aterramento,
Especificação Técnica internacional IEC
resistência da ordem de 10Ω. Embora
sendo recomendado que tenham uma
TS 60079-32-1.
valores da ordem de até 1MΩ sejam
resistência à terra não superior a 1MΩ.
aceitáveis para as conexões metálicas
efetivamente
para fins da dissipação da eletricidade
risco de geração de cargas eletrostáticas
este motivo, outras medidas de controle
estática, os valores acima de 10Ω podem
pode ser suficientemente baixo, a ligação
mitigadoras para evitar o acúmulo de
dar uma indicação inicial de surgimento
à terra dos componentes metálicos, para
cargas eletrostáticas são necessárias para
de problemas (por exemplo, corrosão
controle exclusivo da eletricidade estática,
que estes materiais sejam utilizados com
ou uma conexão com mau contato),
pode não ser necessária em todos os
segurança em áreas onde uma atmosfera
sendo recomendada uma verificação de
casos, desde que haja um adequado
explosiva possa estar presente.
Em
instalações
elétricas
Em áreas de Zona 2 e Zona 22, onde o
Um resumo das resistências máximas
É reconhecido não ser possível aterrar materiais
Resistências máximas de aterramento para o controle de eletricidade estática em áreas classificadas.
Continua na próxima edição.
isolantes.
Por
58
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O Setor Elétrico / Dezembro de 2019
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