Estudo de
Vida Útil Econômica e Taxa de
Depreciação
VOLUME 1 / 2
Escola Federal de Engenharia de Itajubá
CERNE - Centro de Estudos em Recursos Naturais e Energia
Novembro 2000
ÍNDICE
VOLUME 1 / 2
INTRODUÇÃO............................................................................................................................................4
ESTUDOS DE VIDA ÚTIL ECONÔMICA ..................................................................................................6
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível Líquido ou Gasoso....................................... 6
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível Nuclear ....................................................... 23
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível Sólido.......................................................... 29
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Resíduo.......................................................................... 36
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Resíduo Nuclear.............................................................. 54
Balança para Veículos de Carga ........................................................................................................ 60
Banco de Capacitores (Sistemas de Distribuição)................................................................................ 68
Banco de Capacitores (Sistemas de Transmissão) .............................................................................. 77
Barragem e Adutora .......................................................................................................................... 86
Barramento....................................................................................................................................... 92
Caldeira............................................................................................................................................ 98
Câmara e Galeria .............................................................................................................................. 103
Canal de Descarga ............................................................................................................................ 107
Chaminé ........................................................................................................................................... 113
Chave (Sistema de Distribuição)......................................................................................................... 119
Chave (Sistema de Transmissão) ....................................................................................................... 124
Compensador de Reativos ................................................................................................................. 129
Comporta.......................................................................................................................................... 136
Computador e Periféricos................................................................................................................... 153
Condensador de Vapor ...................................................................................................................... 160
Conduto e Canaleta........................................................................................................................... 163
Conduto Forçado............................................................................................................................... 168
Condutor (Sistema de Distribuição) .................................................................................................... 177
Condutor (Sistema de Transmissão) ................................................................................................... 182
Controlador Programável ................................................................................................................... 187
Conversor de Corrente ...................................................................................................................... 193
Conversor de Freqüência................................................................................................................... 200
Disjuntor ........................................................................................................................................... 205
Edificação – Casa de Força – Produção Hidráulica.............................................................................. 213
Edificação – Outras ........................................................................................................................... 217
Elevador e Teleférico......................................................................................................................... 221
Equipamento Geral............................................................................................................................ 226
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Equipamentos da Tomada D’água...................................................................................................... 230
Equipamentos do Ciclo Térmico......................................................................................................... 246
Estradas de Acesso .......................................................................................................................... 254
Estrutura (Poste, Torre) (Sistema de Distribuição)............................................................................... 257
Estrutura (Poste, Torre) (Sistema de Transmissão) ............................................................................. 262
Estrutura da Tomada D’água ............................................................................................................. 269
Estrutura Suporte de Equipamento e de Barramento ........................................................................... 273
Fibra Ótica........................................................................................................................................ 279
Gerador............................................................................................................................................ 286
Gerador de Vapor ............................................................................................................................. 293
Instalações de Recreação e Lazer...................................................................................................... 299
Luminária ......................................................................................................................................... 304
Medidor ............................................................................................................................................ 309
Motor de Combustão Interna.............................................................................................................. 316
Painel, Mesa de Comando e Cubículo................................................................................................ 321
Pára-Raios ....................................................................................................................................... 326
Ponte Rolante, Guindaste ou Pórtico.................................................................................................. 331
Precipitador de Resíduos ................................................................................................................... 342
Protetor de Rede............................................................................................................................... 348
Reator (ou Resistor) .......................................................................................................................... 356
VOLUME 2 / 2
Reator Nuclear.................................................................................................................................. 361
Rede Local de Computadores ............................................................................................................ 368
Regulador de Tensão (Sistema de Distribuição) .................................................................................. 376
Regulador de Tensão (Sistema de Transmissão) ................................................................................ 383
Religador .......................................................................................................................................... 390
Reservatório ..................................................................................................................................... 395
Seccionalizador................................................................................................................................. 401
Sistema Anti-Ruído ........................................................................................................................... 407
Sistema Auxiliar de Corrente Contínua ............................................................................................... 412
Sistema de Água de Circulação ......................................................................................................... 421
Sistema de Alimentação de Energia ................................................................................................... 426
Sistema de Amostragem Primário ...................................................................................................... 431
Sistema de Ar Comprimido ................................................................................................................ 435
Sistema de Ar e Gases de Combustão ............................................................................................... 441
Sistema de Aterramento .................................................................................................................... 448
Sistema de Comunicação e Proteção Carrier...................................................................................... 453
Sistema de Comunicação Local ......................................................................................................... 462
Sistema de Controle Químico e Volumétrico ....................................................................................... 467
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Sistema de Dados Meteorológicos e Hidrológicos................................................................................ 474
Sistema de Exaustão, Ventilação e Ar Condicionado ........................................................................... 482
Sistema de Lubrificação, de Óleo de Regulação e Óleo Isolante .......................................................... 489
Sistema de Proteção Contra Incêndio................................................................................................. 495
Sistema de Pulverização do Envoltório de Contenção.......................................................................... 500
Sistema de Radiocomunicação .......................................................................................................... 504
Sistema de Refrigeração de Emergência do Núcleo do Reator ............................................................. 509
Sistema de Refrigeração do Reator .................................................................................................... 515
Sistema de Refrigeração e Purificação do Poço de Combustível Usado................................................ 523
Sistema de Resfriamento de Equipamentos ........................................................................................ 528
Sistema de Serviços .......................................................................................................................... 537
Sistema para Gaseificação de Carvão ................................................................................................ 541
Subestação SF6 ................................................................................................................................ 546
Subestação Unitária .......................................................................................................................... 553
Suprimento e Tratamento D’água ....................................................................................................... 561
Transformador de Aterramento........................................................................................................... 567
Transformador de Distribuição............................................................................................................ 571
Transformador de Força .................................................................................................................... 579
Transformador de Medida .................................................................................................................. 586
Transformador de Potencial Capacitivo ou Indutivo ............................................................................. 592
Transformador de Serviços Auxiliares ................................................................................................. 597
Turbina a Gás ................................................................................................................................... 602
Turbina Hidráulica ............................................................................................................................. 607
Turbogerador .................................................................................................................................... 613
Urbanização e Benfeitorias ................................................................................................................ 618
Veículos ............................................................................................................................................ 622
TABELA COMPARATIVA...........................................................................................................................631
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Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
INTRODUÇÃO
O artigo 138, § 2º, da Lei nº 6.404/76, estabelece
ou de outra entidade oficial de pesquisa científica
que: “A diminuição de valor dos elementos do
ou tecnológica (art. 253, § 2º, do RIR/94).
ativo imobilizado será registrada periodicamente
nas contas de:
•
A base de cálculo da depreciação será:
Depreciação,
quando
corresponder
•
à
perda do valor dos direitos que têm por
bem no balanço anterior ou no início do
objeto bens físicos sujeitos a desgastes ou
período;
•
perda de utilidade por uso, ação da
natureza ou obsolescência;
•
•
Custo histórico, assim entendido o valor do
Amortização,
quando
Valor de reavaliação decorrente de novas
avaliações no ativo imobilizado.
corresponder
à
perda do valor do capital aplicado na
A técnica contábil estipula que o valor residual do
aquisição na aquisição de direitos de
bem deve ser computado como dedução do seu
propriedade industrial ou comercial e
valor total para determinar o valor-base de cálculo
quaisquer
da
outros
com
existência
ou
depreciação.
Todavia,
na
prática,
esse
exercício de duração limitada, ou cujo
procedimento não tem sido muito adotado, pois é
objeto sejam bens de utilização por prazo
bastante difícil estimar o valor residual, numa
legal ou contratualmente limitado;
economia instável como a nossa.
Exaustão, quando corresponder à perda
do valor, decorrente da sua explosão, de
Uma
direitos
depreciação é a determinação do período de vida
cujo
objeto
sejam
recursos
dificuldade
associada
ao
cálculo
da
útil econômica do ativo imobilizado.
minerais ou florestais, ou bens aplicados
nessa exploração.”
Além das causas fiscais decorrentes do desgastes
Entretanto, a tendência de um número significativo
natural pelo uso e pela ação de elementos da
de empresas é simplesmente adotar as taxas
natureza, a vida útil é afetada por fatores
admitidas pela legislação fiscal. Os critérios
funcionais,
básicos de depreciação, de acordo com a
obsoletismo,
legislação
substitutos mais aperfeiçoados.
fiscal,
estão
consolidados
no
tais
como
resultantes
a
inadequação
do
surgimento
e
o
de
Regulamento do Imposto de Renda através de
Este trabalho visa o estudo dos diversos sistemas,
seus arts. 248 a 256.
equipamentos e componentes do sistema elétrico,
O fisco admite ainda que a empresa adote taxas
quando ao problema de estimar uma vida útil
diferentes de depreciação, quando suportadas por
econômica, e por conseguinte uma taxa de
laudo pericial do Instituto Nacional de Tecnologia,
depreciação para os mesmos.
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4
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Existem diversos fatores que influenciam na vida
em
útil econômica de um equipamento, por exemplo:
funcionamento,
•
condições
e
satisfatórias
de
prevenir
de
contra
Características de operação: princípio de
possíveis ocorrências que acarretam sua
funcionamento, condições de operação,
indisponibilidade;
condições
do
ambiente
onde
•
este
Manutenção Corretiva: Manutenção que se
equipamento está instalado, entre outras;
realiza
•
Tipos e freqüência de falhas;
instalações, com a finalidade de corrigir as
•
Obsolescência tecnológica, advinda do
causas e efeitos motivados por ocorrências
desenvolvimento de novos materiais e
constatadas, e que acarretam ou podem
novas tecnologias;
acarretar
Tipo e freqüência de manutenção.
condições
•
em
equipamentos,
sua
programadas.
obras
indisponibilidade,
quase
Esta
sempre
se
divide
ou
em
não
em:
A manutenção é toda atividade que se realiza
Manutenção Corretiva de Emergência,
através de processos diretos ou indiretos nos
quando se necessita proceder de imediato
equipamentos, obras ou instalações, com a
o restabelecimento das condições normais
finalidade de lhes assegurar condições de cumprir
de utilização dos equipamentos, obras ou
com segurança e eficiência as funções para as
instalações; e Manutenção Corretiva de
quais foram fabricados ou construídos, levando-se
Urgência, quando se necessita proceder o
em consideração as condições de operação e
mais breve possível o restabelecimento
econômicas.
das condições normais de utilização dos
equipamentos,
obras
instalações;
Esta desenvolve especial papel na determinação
Manutenção
da vida útil econômica, uma vez que ela pode
quando se necessita proceder, a qualquer
determinar
mais
tempo, o restabelecimento das condições
no
normais de utilização dos equipamentos,
quando
economicamente
não
viável
dar
será
manutenção
Programada,
obras ou instalações.
equipamento. É dividida da seguinte forma:
•
Corretiva
ou
Manutenção Preditiva: Manutenção que se
realiza
através
características
de
operativas
análises
e/ou
das
física-
químicas dos equipamentos, obras ou
instalações, com a finalidade de detectar
possíveis falhas;
•
Manutenção Preventiva: Manutenção que
se
realiza
mediante
um
serviço
programado de controle, conservação e
reparação de equipamentos, obras ou
instalações, com a finalidade de mantê-los
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5
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível Líquido e Gasoso
RESUMO
sistemas
de
A matriz de processamento dos com bustíveis
gasosos
são
líquidos e gasosos abrange uma complexa cadeia
denominados
de
e
armazenamento ou de acumulação, sob pressão.
indiretamente no processo. Os combustíveis
Os vasos de pressões, com raras exceções, têm o
líquidos e gasosos aplicados na produção de
casco na forma cilíndrica, cônica ou esférica e/ou
potência por meio de turbinas a vapor ou motores
combinações dessas três formas. A vida útil
de combustão interna, são na sua grande maioria
proposta econômica proposta para esse trabalho
derivados de petróleo. O suprimento de insumos
é de 35 anos.
equipamentos
energéticos,
envolvidos
abrange
uma
direta
logística
aquecimento.
Os
armazenados
“vasos
de
combustíveis
em
tanques
pressão”
de
de
transmissão e distribuição e armazenamento,
I. INTRODUÇÃO
garantidas por um sistema viário que envolve
Os processos de armazenamento, manipulação e
modalidades de transporte como dutos, ferrovias,
transporte de combustíveis líquidos e gasosos são
hidrovias
analisados
e
rodovias,
interligando
unidades
considerando
suas
propriedades
produtoras às bases primárias, próximas às
físicas e composição química, inerentes a cada
refinarias,
secundárias,
tipo de combustível, além das especificações
normalmente mais distantes. Os processos de
técnicas relacionadas com a manutenção da
transmissão e distribuição de petróleo e seus
qualidade desejada e os custos envolvidos em
derivados
cada etapa do processo, até a sua efetiva
e
são
estas
às
feitos
bases
preferencialmente
por
bombeamento através de dutos, em função dessa
utilização.
modalidade apresentar capacidade de transporte
em grandes volumes, facilidade no controle do
O suprimento de insumos energéticos líquidos ou
fluxo, alta confiabilidade no suprimento e os
gasosos aplicados à geração térmica a vapor ou a
custos
serem
combustão interna abrange, uma logística de
relativamente menores quando comparados a
transmissão e distribuição e armazenamento dos
outros modos. O processo de armazenagem
combustíveis em geral, garantidas por um sistema
funciona como um dispositivo regular entre a
viário que envolve modalidades de transporte
taxas flutuantes de produção e as variações dos
como dutos, ferrovias, hidrovias e rodovias,
índices
interligando
envolvidos
de
no
demanda.
processo
No
processo
de
unidades
produtoras
às
bases
armazenamento dos combustíveis líquidos, são
primárias, próximas às refinarias, e estas às bases
utilizados em geral tanques de aços de grandes
secundárias, normalmente mais distantes.
dimensões em formato cilíndrico ou cônico, e/ou
Os combustíveis líquidos compreendem variadas
combinações dessas duas formas, equipadas com
combinações
no
referido
estado,
ricas
em
hidrocarbonetos,
com
as
mais
diversas
propriedades motoras, químicas e físicas, e de
Os combustíveis gasosos são freqüentemente
diversos meios de obtenção, produzidos hoje
armazenados em tanques denominados “vasos de
quase exclusivamente à base do petróleo.
pressão” de armazenamento ou de acumulação,
em forma liquefeita, sob pressão, para que se
Os combustíveis gasosos compreendem os gases
possa acondicionar uma grande massa em um
permanentes (gás de rua, gás de coque, gás de
volume relativamente pequeno.
alto
forno,
metano,
gás
natural),
que
a
temperatura ambiente, não se liquefazem mesmo
Os vasos de pressão (com raras exceções) têm o
a altas pressões, e gases liquefeitos (misturas de
casco na forma cilíndrica, cônica ou esférica e/ou
propano, propileno, butano e butileno) que à
combinações dessas três formas. A forma esférica
temperatura ambiente, e altas pressões se
utilizada no armazenamento de grandes massas
liquefazem.
de combustível, em função dessa geometria
permitir uma distribuição uniforme das tensões no
A seguir serão abordados equipamentos utilizados
material devido à pressão, com a qual se chega à
no processo de armazenamento, manipulação e
menor espessura de parede e ao menor peso
transporte de combustíveis líquidos e gasosos,
relativo, em igualdade de pressão e de massa
aplicados
contida, quando comparada a outros formatos.
a
geração
térmica
a
vapor
ou
combustão interna.
Em 1944 no Brasil, já havia uma estrutura de
I.1. ARMAZENAMENTO
abastecimento
O processo de armazenagem funciona como um
armazenamento
composta
para
de
instalações
combustíveis
de
somando
3
dispositivo regular entre a taxas flutuantes de
aproximadamente 815.000 m e mais cerca de
produção e as variações dos índices de demanda.
100.000 m3 para fins militares, construídas pelas
forças armadas americanas. Estas tancagens
No processo de armazenamento dos insumos
estavam espalhadas
(combustíveis) líquidos para fins de geração de
Maranhão, Ceará Rio Grande do Norte, Bahia,
energia, são utilizados em geral tanques de aços
Minas Gerais, Espírito Santo, Rio de Janeiro,
de grandes dimensões em formato cilíndrico ou
Distrito Federal, São Paulo e Rio Grande do Sul.
pelos estados do Pará,
cônico, e/ou combinações dessas duas formas,
equipadas
com
sistemas
de
aquecimento
Uma das características desses equipamentos é o
controlados termostaticamente e, com indicador
fato de não serem produtos de linhas de
de temperatura próximo a linha de saída do
fabricação. São projetados e construídos por
combustível. Estes procedimentos permitem a
encomenda, segundo o tipo, dimensões e formato
operação dos mesmos a níveis de temperatura
adequados às necessidades e as condições de
constante e, conseqüentemente, na faixa ideal de
desempenho em cada caso. Há no mercado,
viscosidade do combustível para seu manuseio.
inúmeras empresas que atuam no seguimento de
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7
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
projeto
e
fabricação
de
reservatórios
de
combustíveis líquidos e gasosos, interligando
combustíveis, sendo os principais fabricantes
regiões
produtoras,
plataformas,
refinarias,
nacionais são as empresas CONFAB, Pierre
terminais marítimos, parques de estocagem e os
Saby, ALUFER, SADE, FEM, Mecânica Pesada,
centros consumidores. Quase a totalidade dos
BARDELLA entre outros.
dutos é constituída por tubos metálicos. Podem
ser instalados no mar ou em terra, e operam dia e
I.2. TRANSPORTE
noite para garantir o abastecimento das refinarias
A estrutura de abastecimento de combustíveis
e suprir as necessidades de consumo dos centros
interliga, através de vários modos de transporte,
consumidores.
três pontos distintos:
•
Fontes de produção;
As bombas centrífugas para combustíveis líquidos
•
Refinarias;
e compressores a pistão para gasosos, com
•
Centros consumidores.
várias etapas de impulsão, instaladas em série ou
em paralelo, segundo os fluxos, as pressões e as
Com base nos três pontos acima pode-se
necessidades de se contar com reservas.
classificar as etapas do transporte distintamente
Para conseguir a pressão mínima necessária na
em:
•
Transmissão: caracteriza-se pela etapa do
aspiração destas bombas, se recorrem a outras
transporte da matéria prima das fontes de
pequenas
produção as refinarias, e dos derivados
bombas de reforço ou booster.
bombas
auxiliares
denominadas
aos centros de distribuição;
•
Distribuição: compreende a etapa do
Os motores que movem as bombas podem ser
transporte dos centros de distribuição dos
elétricos, de explosão, cujo caso se alojam em
derivados aos centros consumidores.
recinto distinto das bombas, ou turbinas a gás.
A matriz de transporte para combustíveis líquidos
No parque de válvulas ocorre regulação das
e gasosos envolve as seguintes modalidades
pressões e fluxos do fluido. Chega-se a uma total
características:
automação nestas estações.
•
Rodoviário: através de caminhões tanques;
•
Ferroviário: por vagões tanques;
•
Hidroviário
•
e
marítimo:
Em casos onde os centros de geração não são
através
atendidos pela malha dutoviaria, por questões de
de
embarcações e navios tanques;
falta de investimentos ou demandas insuficientes
Por meio de dutos.
que justifiquem economicamente a implantação de
troncos
para
distribuição,
o
processo
de
O sistema de transmissão e distribuição modal por
abastecimento é intermodal, combinando as
bombeamento através de dutos é o meio mais
outras modalidades de transporte em função da
seguro
e
econômico
de
se
transportar
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8
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
capacidade, mobilidade dos respectivos modos e
Unidade de Fracionamento em Mataripe. A fim de
vias de acesso.
alimentar e escoar a produção da PGN foi
I.3. HISTÓRICO DO OLEODUTO NO BRASIL
construído mais de 150 km de gasodutos e dutos
A primeira linha de 10” de diâmetro entre Santos e
para gasolina natural e GLP.
São Paulo foi inaugurada em 20/10/1951. O
traçado desse oleoduto representou um grande
A década de 80 caracterizou-se pela construção
desafio, pois além do trecho pantanoso entre
de um grande número de gasodutos, ampliando o
Santos e Cubatão, enfrentou-se pela primeira vez
aproveitamento do gás natural produzido no
a subida da Serra do Mar – um desnível de 750m
Espírito Santo e principalmente na Bacia de
em apenas 1,5km. Esta obra tem sido usada
Campos, no litoral do Rio de Janeiro.
como referencia até os dias de hoje.
O primeiro gasoduto interestadual entrou em
Em 1966 começou a funcionar o primeiro duto de
operação em 1974 ligando os estados de Sergipe
grande extensão no Brasil, o Oleoduto Rio/Belo
e Bahia. o GASEB, como foi denominado. Ele tem
Horizonte
produtos
seu ponto inicial na Estação de Compressores de
refinados provenientes da Refinaria Duque de
Atalaia Velha, em Sergipe, e seu ponto final no
Caxias (REDUC) para Belo Horizonte, com
Campo de Catu, conectando-se ao sistema de
diâmetro de 18" e 365 km de extensão. Com a
gasodutos do Recôncavo Baiano. A sua extensão
entrada em operação da Refinaria Gabriel Passos,
é de 235 km, o diâmetro de 14" e capacidade
em 1968, o oleoduto passou a desempenhar a
inicial de transferência de 1.500.000 m 3/dia.
(ORBEL),
transferindo
função para a qual foi construído, ou seja, atender
o abastecimento daquela Refinaria com petróleo
I.5. MANIPULAÇÃO
recebido através do Terminal da Guanabara
Os
(TORGUÁ).
algumas
processos
de
manipulação
particularidades
em
apresentam
relação
aos
combustíveis líquidos e gasosos utilizados nos
A primeira grande obra da década de 70, na área
pátios de geração.
de transporte, foi a entrada em operação, em
1971, da ampliação do TEBAR, permitindo a
Os equipamentos utilizados na manipulação dos
atracação de navios de até 300.000 tpb e o
combustíveis líquidos em pátios de geração
oleoduto São Sebastião/Paulínia com diâmetro de
térmica a vapor ou motor de combustão interna
24" e 226 km de extensão.
compreendem:
•
Conjunto
moto-bomba
propulsor
para
I.4. HISTÓRICO DO GASODUTO NO BRASIL
elevar a pressão no fluxo de injeção do
Na década de 60, no Recôncavo Baiano também
óleo
foram concluídas algumas obras importantes
adequados a nebulização (atomização);
como a primeira Planta de Gasolina Natural (PGN)
•
do Brasil com a Unidade de Absorção em Catu e a
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aos
queimadores,
a
patamares
Tanques de armazenagem principal para
reserva estratégica e de serviço, caso este
9
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•
último também exista, equipados com
Os motores de combustão interna que operam em
sistemas
ciclo diesel têm como vantagens produzir pouco
de
aquecimento,
controlado
termostaticamente com indicadores de
ruído,
temperatura.
utilizar combustíveis de baixa volatilidade (óleo
Tubulações isoladas termicamente com
cru, óleo de alcatrão e óleo diesel), menores
sistemas de aquecimento do trecho entre o
exigências
tanque principal e/ou de serviço ao(s)
funcionamento e menos trabalho de manutenção,
queimador (es), possibilitando manter os
devido
níveis
e,
tubulações bombas, etc. São utilizados em usinas
conseqüentemente, manter a faixa ideal de
termoelétricas de grande potência e na propulsão
viscosidade do combustível para que
de navios de grande tonelagem.
de
temperatura
constante
grande
ao
durabilidade,
de
possibilidade
fiscalização
número
durante
reduzido
de
de
o
válvulas,
ofereça baixa resistência ao fluxo.
Para geração térmica por meio de motores de
Nos geradores de vapor, a partir do tanque,
combustão interna utilizando óleo diesel os
enchido através da estação de recepção, o
tanques de armazenamento e as tubulações não
combustível é bombeado para tanques de serviço
possuem sistema de aquecimento, uma vez que a
por meio de bombas específicas ou pela inversão
viscosidade do óleo diesel a temperatura e
das bombas de admissão. A dimensão dos
pressão ambiente são satisfatórias para imediata
tanques de serviço é suficiente para uma carga
utilização.
total de 6 a 8 horas.
Os parques equipados com de motores de
O combustível dos tanques de serviço flui através
combustão interna estacionários a gás e/ou
dos filtros duplos de aspiração para as bombas
alimentação de caldeiras para geração térmica a
axiais dos queimadores, que comprimem o
vapor para geração de grandes potências, devem
combustível
estar
através
de
pré-aquecedores
circunscritos
às
regiões
onde
haja
tubulares, aquecidos a vapor, e eventualmente
disponibilidade de combustíveis gasosos (gás de
através de filtros duplos de pressão, com pressão
coqueria, gás de alto forno, metano, gás natural,
e viscosidade necessárias a atomização do fluido
etc), que à temperatura ambiente, não se
nos queimadores.
liquefazem,
mesmo
a
altas
pressões.
Os
equipamentos utilizados na manipulação são:
•
Quando opera com gás natural, utiliza-se o ciclo
Sistemas de regulagem da pressão e
OTTO; com óleo pesado, o ciclo DIESEL. Existe
medição (vasos de pressão, válvulas e
ainda
medidores)
uma
terceira
versão
bi-combustível
operando em ciclo DIESEL, que pode queimar
gás
para
redes
de
alimentação de alta e média pressão;
•
tanto gás natural como óleo pesado.
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do
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Pressurizadores ou moto-compressor;
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Vasos de pressão para armazenamento de
de trabalho. O aumento na quantidade de carbono
gases liquefeitos (misturas e propano,
no aço produz basicamente um aumento nos
propileno, butano, butileno);
limites de resistência e de elasticidade e na
Instrumentos de controles de válvulas, que
dureza
atuam sobre válvulas moduladoras
compensação,
para
Tubulações
sem
temperabilidade
esse
do
aumento
aço;
prejudica
em
a
ductilidade e a soldabilidade do material.
regular a pressão do gás.
•
e
sistemas
de
O aço-carbono é um material de baixa resistência
aquecimento.
a corrosão, sendo necessário o acréscimo de
sobre-espessura no casco, para prevenir a
II. CARACTERÍSTICAS
corrosão em todas as partes em contato com os
II.1. TANQUES E VASOS DE PRESSÃO PARA
fluidos de processo ou com a atmosfera, ou
ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEIS LIQUIDOS
aplicação de uma pintura ou outro revestimento
E GASOSOS
protetor adequado.
Os tanques e os vasos de pressão e seus
componentes, para fins de armazenamento,
Os
podem
possuem em sua composição uma quantidade de
ser
materiais,
confeccionados
sendo
as
com
seguintes
diversos
classes
as
•
(alloy-steel)
são
aços
que
outros elementos (molibdênio, cromo, níquel,
principais:
•
“aços-ligas”
fósforo e cobre) além da composição básica dos
Materiais metálicos: Metais ferrosos -
aços carbonos. Estes elementos acrescidos há
Aços-carbono, aços-liga, aços inoxidáveis;
estrutura cristalina dos aços, conferem altas
Metais não-ferrosos - Alumínio e ligas,
resistências à corrosão (cromo, fósforo, cobre),
níquel e ligas, titânio e ligas.
fluência (molibdênio) e fratura devido as baixas
Materiais não-ferrosos: Materiais plásticos
temperaturas (níquel).
reforçados (termoestáveis) e cerâmicas.
Os aços -liga são mais caros que os aços-carbono,
O aço-carbono é o material mais empregado na
em função da maior quantidade de elementos de
construção de tanques e vasos de pressão para
liga em sua composição, além dos processos de
armazenamento
de
combustíveis
fabricação (usinagem, montagem e soldagem)
gasosos,
ser
um
por
material
líquidos
de
e
eles são mais difíceis e custoso.
boa
conformabilidade, boa soldabilidade, de fácil
obtenção e encontrado sob todas as formas de
Devido a alta resistência aos agentes oxidantes,
apresentação, e o material de menor preço em
tanques e vasos confeccionados em aços -liga
relação a sua resistência mecânica.
apresentam uma vida útil sensivelmente maior em
relação aos aços-carbonos.
As propriedades do aço carbono são influenciadas
por sua composição química e pela temperatura
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
11
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O código ASME seção VIII, divisões 1 e 2
uma
melhora
significativa
na
resistência
(American Society of Mechanical Engineers) são
corrosão, prorrogando sensivelmente a vida utíl.
a
as normas de referencia (materiais, projetos e
processos de fabricação) para tanques e vasos de
As normas técnicas pertinentes a especificação de
pressão.
tubos para condução, são:
•
Tubos de aço-carbono: ASTM A106 graus
II.2. ÓLEODUTOS E GASODUTOS
A, B e C; ASTM A53 graus A e B; ASTM
Os dutos para transporte de combustíveis líquidos
A120; ASTM A333 grau 6; API 5L; API 5LX
e gasosos são confeccionados na sua grande
grau 42, 46, 52,60,65, 70; ASTM A134;
maioria, com tubos de seção circular de aços -
ASTM A135 grau A e B; ASTM A671;
carbono e, eventualmente para necessidades
ASTM A672; ASTM A211.
•
especiais empregam-se outros materiais como
aços-liga, fundidos e plásticos entre os principais.
Tubos de Aços-liga e aços inoxidáveis:
ASTM A335 graus P1,P5, P11, P22, 3 e 7;
ASTM A691; ASTM A333; AISI 304, 304
Entre os dutos de aços-carbono se empregam três
L, 316, 316L, 321, 347 e 405.
tipos fundamentais:
•
•
•
Tubos sem costura ou estirados obtidos
II.3. BOMBAS
por punção e laminação de troncos
Bombas são máquinas operatrizes hidraulicas,
(procedimento Mannesman);
que recebem energia de uma fonte motora e
Tubos soldados longitudinalmente obtidos
conferindo-a ao fluido no estado liquido, com a
por calandreamento e soldagem das
finalidade de transportá-lo de um ponto para outro,
chapas por arco submerso;
obedecendo às condições do processo.
Tubos helicoidais obtidos por enrolamento
e soldagem em arco submerso de chapas
O modo pelo qual é feita a transmissão da
procedente de bobinas.
potência mecânica ao fluido, aumentando sua
pressão e/ou velocidade. Classificam as bombas
em:
Com o objetivo de proteger os dutos contra
•
corrosão, se recorre freqüentemente a proteção
catódica em geral por corrente impressa e
Bombas de deslocamento positivo ou
volumógenas;
•
ocasionalmente com anodos de sacrifício. Utiliza-
Turbobombas ou rotodinâmicas.
se de potenciais de proteção da ordem de 1,5
volts em relação ao solo.
As
A utilização dos revestimentos termoplásticos,
caracterizam -se pela movimentação do órgão
pinturas a base de resinas epóxi, poliéster e ligas
propulsor da bomba, que obriga o fluido a
mais
de
executar o mesmo movimento do qual está
hidrocarbonetos, também têm contribuído para
animado. Esta categoria de bombas podem ser
adequadas
a
manipulação
bombas
de
deslocamento
positivo
divididas em dois tipos: alternativas e rotativas.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
12
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
axial ou propulsoras, bombas de fluxo misto ou
Nas bombas alternativas, o líquido recebe a ação
diagonal.
das forças diretamente de um pistão ou êmbolo
(pistão alongado) ou de membrana. Classificam -
A bomba centrífuga propriamente dita, tem um
se em:
rotor cuja forma obriga o fluido a deslocar-se
•
•
Pistão ou êmbolo (duplo efeito e simples
“radialmente”. Em outro extremo figuraria as
efeito, acionadas pela ação do vapor
bombas cujo rotor desloca o fluido “axialmente”,
(steam pumps), motores de combustão
denominada de bomba de fluxo axial. Entre
interna ou eletricos (power pumps);
ambos os tipos de rotores, há o que desloca o
Diafragma
(operação
por
fluido
fluido com componentes axiais e radiais de
ou
velocidade chamada de fluxo misto ou diagonais.
mecanicamente.
Nas bombas rotativas, o líquido recebe ação de
As bombas centrífugas ou radiais são dotadas de
forças de um ou mais propulsores dotados do
um rotor cuja forma obriga o fluido a deslocar-se
movimento de rotação. Pode-se classifica-las em:
paralelamente ao eixo, sendo dirigido pelas pás
•
•
(deslizantes,
para a periferia, segundo trajetórias contidas em
oscilantes e flexíveis), pistão rotativo,
planos normais ao eixo do rotor. Em outro extremo
elemento flexível e parafuso simples);
figuraria as bombas de fluxo axial, cujo rotor em
Rotores múltiplos (engrenagens (exteriores
forma de hélice transmite a energia cinética à
e interiores), rotores lobulares, pistões
massa líquida por forças puramente de arrasto,
oscilatórios
caracterizando-se pela direção do fluxo na saída
Rotor
único
e
(palhetas
parafusos
(duplos
e
ser paralela ao eixo de rotação.
múltiplos).
As turbobombas ou rotodinâmicas são máquinas
As bombas centrífugas de fluxo misto fornecem
nas quais a movimentação do líquido é produzida
energia ao fluido pelo efeito combinado das
por forças que se desenvolvem na massa líquida,
componentes das forças centrifugas e de arrasto,
em conseqüência da rotação de um rotor
produzindo no rotor um fluxo inclinado em relação
(impelidor) com um certo número de pás
ao seu eixo.
especiais.
Quanto
A
distinção
entre
os
tipos
de
ao
número
de
estágios,
pode-se
classifica-las em:
bombas
•
rotodinâmicas é feita fundamentalmente em
Simples estágio: o fornecimento da energia
função da forma como o impelidor cede energia
ao líquido é feito em um único estágio
ao fluido bem como a orientação do fluxo ao sair
(constituído por um rotor e um difusor);
do
impelidor.
Classificam -se
em:
•
bombas
Múltiplos estágios: a transferência de
energia ao líquido é feita por dois ou mais
centrífugas puras ou radiais, bombas de fluxo
rotores
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
13
fixados
no
mesmo
eixo.
A
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
passagem do liquido em cada rotor e
difusor configura um estágio na operação
Relaciona-se abaixo os serviços próprios da
de bombeamento.
indústria de petróleo e nas centrais de geração
Dimensões excessivas, correspondente custo
térmica a vapor e os tipos de bombas comumente
elevado e baixo rendimento fazem com que
empregados para cada caso.
fabricantes não utilizem bombas de um estágio
para alturas de elevação grandes. Esse limite
Transporte e manipulação de petróleo crú:
•
pode variar de 50 a 100 metros, conforme a
bomba, mas a fabricantes que constroem bombas
Condução:
centrífuga
horizontal
de
múltiplos estágios e alternativas;
•
com um só estágio, para alturas bem maiores,
Carga:
cntrífuga
de
um
e
múltiplos
usando rotores especiais de elevada rotação,
estágios e de turbina (tipo Francis) e
como é o caso das bombas Sundayne com
rotativas.
•
rotações que vão de 3600 a 24700 rpm, usando
engrenagens para conseguir elevadas rotações.
(tipo Francis);
•
Há
também
outra
categoria
de
Linhas de Impulsão: de turbina vertical
bombas
Lançamento: combinações de bombas de
hélice de um estágio e de turbinas de
rotodinâmicas centrífugas que usa um rotor com
múltiplos estágios;
palhetas tipo Francis. A características desse rotor
•
Injeção: alternativas.
é que suas palhetas possuem curvaturas em dois
planos.
Essa
particularidade
aproxima
o
Refinarias:
desempenho dessa bomba ao de uma bomba de
•
Bombas para refinarias: vários tipos de
fluxo misto, para aplicadas nas linhas de impulsão
centrífugas,
no processo de transporte de combustíveis com
rotativas e alternativas;
viscosidade elevadas.
•
de
turbina,
submergíveis,
Bombas de processo: centrífugas e de
turbina (tipo Francis);
A seleção do tipo de bomba mais adequado para
•
a manipulação de combustíveis líquidos a base de
Bombas químicas: centrífugas de vários
tipos;
petróleo é função das seguintes características:
•
Bombas
dosadoras:
dosadoras
e
•
A viscosidade do fluido (combustível);
•
Capacidade necessária (fluxo);
•
Pressão e altura manométrica necessários.
Transporte de produtos refinados são utilizadas
Este fator pode determinar o ponto de
bombas centrifugas, rotativas e alternativas.
funcionamento
Os
•
em
caso
de
contadoras.
bombas
fatores
básicos
que
influenciam
na
centrífugas;
durabilidade das bombas são as condições de
Natureza do combustível. A presença de
operação (pressões, temperaturas, velocidades e
elementos potencialmente corrosivos no
viscosidade do fluido manipulado) compatíveis
fluido.
com as características de projeto da bomba, as
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
14
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
manutenções e principalmente os materiais dos
dificuldades em manter ajustes e folgas corretas
quais elas são confeccionadas.
e, pela sensível perda de resistência a tração.
Os materiais são selecionados em função das
Entre outros materiais metálicos de construção
condições
empregados na fabricação de bombas para
fluência,
de
resistência
fadiga,
mecânica
desgaste
por
(tração,
atrito,
etc),
manipulação de combustíveis líquidos, tem-se:
•
composição química (corrosão), facilidade de
fabricação e custos envolvidos.
Ligas não-ferrosas: série de ligas para
serviços duros baseados em níquel, cromo
e molibdênio com menos de 20% de ferro
A seleção dos materiais metálicos para confecção
e
das bombas é feita em função do pH do fluido a
manganês, silício e tungstênio;
•
manipular. São basicamente:
•
pequenas
quantidades
de
cobre,
Ferro com alto conteúdo em silício: com
(pH de 0 – 4) Aços inoxidáveis, aços de
uma porcentagem mínima de 14,25% de
alta liga, ligas intermediarias e baixa liga;
silício;
•
(pH de 4 – 6) Totalmente de Bronze;
•
(pH de 6 – 9) Ferro fundido ou aço-
mínimo de 22% de níquel, cobre e cromo
carbono moldado (normais ou com peças
no total;
•
•
de bronze);
•
Fundição de ferro austenítico: comum
Monel, Titânio entre outros.
(pH de 9 – 14) Totalmente de ferro.
Os materiais não metálicos oferecem vantagens
Devido
a
patamares
de
escoamento
mais
no custo inicial, pois evita os gastos em ligas
elevados, os aços moldados são aplicados para
especialmente resistentes a corrosão e na
bombas de alta pressão e, nas de maior tamanho,
manutenção ao longo da vida útil. Os materiais
as carcaças podem ser de aço forjado ou soldado,
cerâmicos tais como a porcelana, arenito e vidro
ou inclusive de aços inoxidáveis.
são, em geral, de excelente resistência química
(corrosão), porem difíceis de fabricar e carecem
Para bombas submetidas a baixas e médias
de resistência mecânica baixa a solicitações não
pressões,
estáticas.
as
carcaças
e
rotores
são
confeccionados em ferro fundindo, os eixos em
aços de alta resistência à tração e, aço ou bronze
A mesma fragilidade é inerente nos materiais
para peças de reposição submetidas ao desgaste.
polimerizados rígidos, mas os mesmos podem ser
reforçados mecanicamente como poliester e as
O bronze e os aços inoxidáveis não são muito
resinas epóxi reforçadas com fibra de vidro e
adequados
outras resinas termoestáveis.
para
trabalhar
a
temperaturas
elevadas. Em função do elevado coeficiente de
dilatação
desses
materiais,
causa
grandes
A aplicação dos materiais termoplásticos na
confecção de bombas torna-se conveniente por
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
15
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
sua capacidade de melhorar as propriedades
743 grau CF8M; ASTM B 584, UNS-C
tanto mecânicas como químicas e, podendo ser
87200.
•
facilmente moldado em qualquer formato. Alguns
deles
são
considerados
como
material
de
Forjados: ASTM A105 ou A576; ASTM
A182 grau F5; ASTM A182 grau F6; ASTM
engenharia por direito próprio, sobre tudo o nylon,
A182; ASTM A182 grau F316.
•
poliester, o policarbonato e o polipropileno.
Barras: ASTM A576 grau 1015; ASTM
A322 grau 4140; ASTM A276 tipo 410 ou
A conveniência de aplicar um material à base de
416; ASTM A276; ASTM A276 tipo 316;
polímeros na fabricação de bombas, depende de
ASTM B139.
•
suas propriedades físicas, do custo inicial, e da
Parafusos e estojos: ASTM A193 grau B7;
redução dos custos de manutenção que se pode
ASTM A193 grau B6; ASTM A193; ASTM
conseguir em função de uma maior “durabilidade”
A193 grau B8M; ASTM B124 liga 655.
dos componentes além dos custos de substituição
do equipamento. A menor resistência física destes
II.4. COMPRESSORES
materiais,
de
Compressores são utilizados para proporcionar a
elasticidade impõem limitações no tamanho dos
elevação da pressão de um gás ou escoamento
componentes totalmente plásticos.
gasoso.
assim
como
seus
módulos
Nos
processos
de
manipulação
e
transporte de combustíveis gasosos, elevação de
A tecnologia dos materiais cerâmicos e polímeros
pressão em relação a atmosfera, pode variar
vem evoluindo de maneira rápida e consistente.
desde um centésimo de bar até centenas de
Com os incrementos tecnológicos, em médio
bares.
prazo, aprimorando suas propriedades físicas
(dureza, ductilidade, etc) e mecânicas (fluência,
A classificação dos compressores é basicamente
tração, etc), esses materiais deixaram de ser
idêntica as bombas.
aplicados em casos isolados, para utilização em
grande
escala
na
fabricação
de
bombas,
De acordo com a natureza do movimento principal
contribuindo para um sensível aumento na vida
apresentado por esse tipo de máquina, os
útil do equipamento.
compressores podem ser classificados de uma
maneira geral, em alternativos e rotativos.
A especificação ASTM (American Society for
Testing and Materials) de materiais para peças de
Os compressores alternativos podem ser tanto de
bombas de acordo com o Hidraulic Institute, para
êmbolo (pistão) como de membrana. Quando de
manipulação e transporte de derivados de
membrana, esta pode ser movimentada direta ou
petróleo:
indiretamente por meio de óleo, que é comprimido
•
por um pistão secundário.
Fundidos: ASTM A48; ASTM A216 grau
WCA ou WCB; ASTM A217 grau C5;
ASTM 743 grau CA15 ou CA6NM; ASTM
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
16
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O acionamento desse tipo de compressor tipo de
compressor é rotativo, mas eventualmente, em
Os compressores centrífugos são utilizados no
pequenas
o
processo em menor escala. Podem ser acionados
(motores
por motores de combustão, motores elétricos ou
unidades,
acionamento
é
adotado
alternativo
direto
também
eletromagnéticos).
turbinas a gás. Atuam com elevadas vazões mas
com menor relação de compressão.
Os compressores rotativos, por sua vez, podem
ser:
•
A durabilidade dos compressores está relacionada
De
engrenagens
de
fluxo
com as condições de operação (pressões,
tangencial
(Roots);
temperaturas) compatíveis com as especificações
De engrenagens helicoidais ou de fluxo
de projeto do equipamento; seleção dos materiais
axial;
empregados
•
De palhetas;
solicitações mecânicas (tração, fluência, fadiga,
•
De pêndulo;
atrito, etc.), químicas (corrosão) bem como o
•
De anel líquido;
cumprimento de bons programas de manutenção.
•
De pistão rotativo;
•
Centrífugos ou radiais;
•
Axiais.
•
na
fabricação
adequada
às
O ferro cinzento é o material adotado para
cilindros que irão operar com pressões moderadas
(= 70000kPa), de boa resistência a corrosão e
excelente usinabilidade. Para a faixa acima dessa
Os processos de transporte de combustíveis no
pressão (= 10000kPa) vem sendo muito utilizado
estado gasoso via dutos, demanda altas vazões e
o ferro fundido nodular, mais resistente e mais
elevados níveis de pressão e consequentemente
dúctil
o efeito indesejado da elevação da temperatura
que
o
cinzento,
porém
de
difícil
usinabilidade. Para altas pressões, os cilindros
devido ao processo de compressão.
são fundidos em aços-liga (=17000kPa) ou
Em
função
dessas
características
forjados no mesmo material.
os
compressores alternativos à pistão, alimentados
As carcaças e rotores são confeccionados em
por motores de combustão são amplamente
ferro fundindo ou aços-liga fundido ou forjado. Os
empregados nas estações de compressão. Eles
eixos e rotores ou palhetas, em aços de média e
operam em baixas velocidades e produzem
alta liga Cr-Mo, devido a elevada resistência a
elevadas pressões. Suas desvantagens são:
•
fluência apresentada por essas ligas.
Requerem grande espaço devido a sua
robustez;
•
II.5. VÁLVULAS
Contém inúmeras válvulas e outras partes
internas
móveis
que
As
requerem
são
dispositivos
destinados
a
estabelecer, controlar e interromper o fluxo em
manutenção periódica, o que acarreta um
uma tubulações. Elas representam em torno de
elevado custo operacional.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
válvulas
17
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
8% do custo total de uma instalação de
processamento. São classificadas em:
Motorizada
(pneumática,
hidráulica
e
elétrica);
•
Automática (por diferença de pressões
Válvulas de Bloqueio (destinam-se a estabelecer
geradas pelo escoamento ou por meio de
ou interromper o fluxo):
molas ou contrapesos).
•
Válvulas de gaveta (gate valves);
•
Válvulas de macho (plug, cock valves);
A seleção dos materiais para fabricação de
•
Válvulas de esfera (ball valves);
válvulas depende da temperatura e da presença
•
Válvulas de comporta (slide, blast valves).
de
impurezas
do
fluido,
principalmente
de
produtos sulfurosos e clorados.
Válvulas de Regulagem (throttling valves) –
Para temperaturas até 280oC, a carcaça em aço
Destinadas especificamente ao controle do fluxo:
•
Válvula de globo (globe valves);
carbono, mecanismo interno de aço inoxidável tipo
•
Válvulas de agulha (needle valves);
410.
•
Válvulas de controle (control valves);
•
Válvulas de borboleta (butterfly valves);
Para temperatura até 350oC, a carcaça de aço liga
•
Válvulas de diafragma (diaphragm valves).
5 Cr - ½Mo, mecanismo interno de aço inoxidável
tipo 410; para alto teor de enxofre o mecanismo
interno deve ser de aço inoxidável tipos 430 ou
Válvulas que permitem o fluxo em um só sentido:
304.
•
Válvulas de retenção (check valves);
•
Válvulas de retenção e fechamento (stopOs hidrocarbonetos com presença de cloretos, em
check valves);
•
temperaturas abaixo do ponto de orvalho, são
Válvulas de pé (foot valves).
altamente corrosivos devido à possibilidade de
formação de HCl (acido clorídrico) diluído.
Válvulas que controlam a pressão de montante:
•
Recomenda-se nestes casos que seja adotado
Válvulas de segurança e de alívio (relief
para o aço carbono maior sobre-espessura para
valves);
•
corrosão (3 a 4mm). As válvulas devem ter o
Válvulas de contrapressão (back-pressure
mecanismo interno de metal Monel.
valves).
As principais normas brasileiras e americanas
Válvulas que controlam a pressão de jusante:
•
Válvulas
redutoras
e
reguladoras
sobre válvulas industriais são:
de
pressão.
Os sistemas usados para operação das válvulas
Manual (por meio de volante, alavanca,
•
ANSI.B.16.10 / 16.5 / 16.11 / 2.1 classes
Normas API (American Petroleum Institute)
engrenagens, parafusos sem-fim, etc.);
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
EB-141 ABNT classes 150# a 1500#;
150# a 2500#.
são os seguintes:
•
•
18
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
API-6D / API-526 classes 150# a 2500# /
#
#
Verificação de vazamentos nas Estações
API-594 classes 150 a 2500 / API-598 /
Redutoras
API-599 classes 150# a 2500# / API-600
Estações Redutoras de Pressão e Medição
#
#
classes 150 a 2500 / API-602 / API-604
#
#
de
Pressão
(ERPs)
e
(ERPMs) e nas válvulas de bloqueio;
#
classes 150 e 300 / API-609 classes 125
#
e 150 .
•
Verificação do estado dos filtros;
•
Verificação
do
funcionamento
dos
reguladores de pressão;
•
ISA-RP 4.1 (Instrument Society of America) –
Padroniza dimensões de válvulas de controle.
Inspeção e verificação do estado geral de
conservação das ERPs e ERPMs;
•
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Verificação da pintura e da conservação
das válvulas reguladoras de bloqueio
automático e de alívio;
III.1. TANQUES DE ARMAZENAMENTO E VASOS DE
•
PRESSÃO
do sistema;
As manutenções preventivas aplicadas neste item
•
são respectivamente:
•
Limpeza
dos
internos
•
•
a cada 3 anos;
•
(pinturas, isolamentos térmicos, etc) em
•
do casco num ciclo de 10 a 15 anos;
•
de conservação das válvulas e purgadores
anos.
Lubrificação
Patrulhamento da rede de distribuição de
gás natural.
dos
mecanismos móveis anualmente;
•
Verificação de vazamentos no sistema de
odorização;
Inspeção da pintura externa e do estado
3
Verificação do funcionamento do sistema
de odorização;
um intervalo médio de 5 anos. Repintura
cada
Verificação do estado de conservação da
sinalização do gasoduto;
Verificação dos revestimentos externos
a
Acompanhamento do sistema de proteção
catódica;
borrachas, ebonite, grafite, cerâmicas, etc.)
•
Passagem periódica de pigs espuma para
limpeza das tubulações;
revestimentos
anticorrosivos não metálicos (plásticos,
•
Verificação da pintura e conservação geral
No aspecto de manutenção preditiva, os rápidos
Limpeza das serpentinas ou resistências
avanços da informática deram um grande impulso
elétricas do sistema de aquecimento dos
nos sistemas de controle e de aquisição de dados
tanques a cada 3 anos.
nos oleodutos e gasodutos construídos mais
(Supervisory
III.2. ÓLEODUTOS E GASODUTOS
and
Data
Aquisition),
permitindo um acompanhamento e supervisão das
As manutenções usuais em redes de distribuição
operações em tempo real. Nos projetos dos dutos
são preventiva e a corretiva. Da manutenção
mais modernos foram utilizados, ainda com o uso
preventiva constam as seguintes atividades:
da informática, outros equipamentos e sistemas
avançados,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
Control
19
permitindo
levantamentos
e
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
mapeamentos com a ajuda de satélites, como o
GPS (Global Positioning System) e o GIS
(Geographic Information System).
IV.1. TANQUES E VASOS DE PRESSÃO
Os processos de fabricação dos tanques e vasos
III.3. BOMBAS E COMPRESSORES
são em via de regra, extremamente rigorosos
Para bombas/compressores de uma maneira
sendo que as manutenções corretivas estão mais
geral, aplicam-se os seguintes procedimentos:
associadas aos acessórios do equipamento em si.
Inspeções diárias:
Com relação à essas manutenções pode-se
•
Pressões de sucção e descarga;
destacar o descolamento dos revestimentos
•
Indicadores de vazão;
internos anticorrosivos, externos (anticorrosivos e
•
Vazamento de caixa de gaxetas;
isolamentos térmicos), válvulas controladoras de
•
Temperatura dos mancais;
pressão, purgadores, fratura/fissura ou corrosão
•
Sistemas de selagem.
na serpentina do sistema de aquecimento,
pequenas fissuras nas soldas do costado e
corrosão interna avançada em áreas localizadas
Inspeções mensais:
•
Níveis
de
vibração,
do costado devido a fissuras no revestimento
alinhamento,
interno. As ações corretivas são respectivamente:
temperaturas dos mancais, sistemas de
•
refrigeração e lubrificação.
Remoção
e
aplicação
de
novo
revestimento na área danificada, externa
ou internamente;
Inspeções semi-anuais:
•
•
Funcionamento da caixa de selagem e da
substituição da válvula;
sobreposta;
•
•
Manter o nivel de óleo nos mancais dos
Esgotamento
e
troca
da
seguimento
tubular danificado;
rolamentos.
•
Troca das juntas e/ou anéis de vedação ou
•
Limpeza das válvulas, filtros e purgadores.
Esgotamento, tratamento da(s) fissura(s) e
posterior soldagem;
•
Inspeção anual:
•
Esgotamento, remoção e substituição da
Revisão completa da bomba / compressor,
chapa do costado comprometida (reforma
acionador,
parcial).
sistemas
auxiliares,
acoplamento e instrumentos indicadores.
IV.2. ÓLEODUTOS E GASODUTOS
No caso de manutenção preditiva, estão sendo
As
falhas
mais
aplicados sistemas informatizados de controle e
equipamentos são os vazamentos devido ao
aquisição de dados nas principais variáveis;
desgaste
vibração, temperatura, pressão.
vedação na junções tubulação/válvula, corrosão
químico
comuns
(corrosão)
ocorridas
dos
nestes
anéis
de
interna e externa das paredes em trechos da
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
20
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
tubulação, juntas de vedação das válvulas e
perda parcial ou total da função devido a fadiga
fissuras nas soldas dos tubos. Os procedimentos
dos retentores, anéis de vedação e/ou ação de
para este tipo de manutenção nesses casos são
agentes químicos corrosivos. As manutenções
respectivamente:
corretivas aplicáveis são respectivamente:
•
Trocas dos anéis de vedação;
•
Substituição
do
trecho
•
da
vedação;
tubulação
•
danificado pela corrosão;
•
Trocas
das
juntas
de
vedação
Tratamento
da
fissura
e
Substituição
parcial
ou
total
dos
componentes mecânicos do comando, em
ou
casos extremos a troca do equipamento.
substituição da válvula danificada;
•
Reposição dos retentores e anéis de
posterior
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
soldagem.
A vida útil econômica referente aos equipamentos
IV.3. BOMBAS
supracitados, em função da literatura e dos dados
Os tipos de falhas mais comuns neste tipo de
coletados frente aos fabricantes e empresas
equipamento são vazamentos nas juntas e
usuárias, relacionando os fatores durabilidade e
retentores; erosão nos rotores devido à cavitação
obsolescência dos equipamentos, suger-se:
e/ou agentes químicos (corrosão); vibrações
provocadas por deformações longitudinais no eixo
Vida Útil
(flechas) devido à componentes radiais; falência
(anos)
dos
rolamentos
dos
mancais
devido
à
componentes axiais; lubrificação deficiente dos
Dutos
40
componentes.
Tanques e Vasos de Pressão
40
Bombas
20
Compressores
20
Válvulas
20
As
ações
corretivas
são
respectivamente:
•
Troca
das
juntas
de
vedação,
dos
retentores da gaxeta;
•
Reforma ou troca dos rotores;
•
Balanceamento do eixo por processo
REFERÊNCIAS
térmico
a
[1] Karassik, I.; Krutzswch, W. C.; Fraser, W. H.;
substituição. Recomenda-se nestes casos
Messina, J. P. Pump Handbook. McGraw-Hill
a troca dos retentores da gaxeta e os
Book Company, second edition year 1986.
ou
em
casos
extremos
rolamentos dos mancais;
•
Substituição dos rolamentos dos mancais;
[2] Berger, B. D.; Anderson, K. E. Petróleo
•
Troca da bomba de óleo.
Moderno. PennWell Publishing Company, tercera
edición, ano 1992.
IV.4. VÁLVULAS
As válvulas estão sujeitas a vazamentos e
deterioração dos componentes mecânicos, com
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
21
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
[3] Gibbs, Charles W., Compressed Air and Gas
Data. Ingersoll-Rand Company, second edition
year 1969.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
22
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível Nuclear
RESUMO
detalhados e executados por pessoas qualificadas
Os Elementos Combustíveis são formados pela
para manuseio de combustível. O armazenamento
combinação de 236 varetas de combustíveis e 20
dos Elementos Combustíveis queimados é feito
tubos guias para as varetas das barras de
dentro de uma piscina com água borada. Esta
controle, dispostos todos em uma matriz 16x16.
piscina está dentro do edifício de classe de
Cada Elemento Combustível pode conter um
segurança nuclear, com todos os sistemas
conjunto de controle, um conjunto absorvedor,
necessários para mantê-los em condição segura,
uma fonte de nêutrons ou um restritor de fluxo, de
blindados e refrigerados. Em termos de vida útil,
acordo com sua posição no núcleo. A estrutura do
os Sistemas de Manuseio de Combustível Nuclear
Elemento Combustível (esqueleto), além de
diferem dos Sistemas de Armazenamento. Os
manter as varetas de combustível em suas
Sistemas de Manuseio têm vida útil 20 anos,
respectivas
correto
enquanto que os Sistemas de Armazenamento
alinhamento das Barras de Controle, possibilita
apresentam vida útil 30 anos. Desta forma,
um manejo seguro do Elemento Combustível
considerar-se-á
para
dentro e fora da usina. A vareta de combustível
Manipulação
Transporte
consiste de um tubo de zircaloy, no qual são
Nuclear a vida útil de 20 anos.
posições
e
garantir
o
e
o
Armazenamento,
de
Combustível
Elementos
combustíveis
introduzidas pastilhas sinterizadas de UO 2. A
coluna de pastilhas de combustível é prensada
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
por mola, que permite movimentos em função do
Por
aquecimento e evita dano às pastilhas durante o
entende-se a transferência destes desde o porto
transporte do Elemento Combustível. Todo o
de chegada no Brasil ou da Fábrica até a entrada
conjunto é de aço inoxidável, sendo que as
da Usina.
transporte
de
varetas de combustível são de uma liga especial,
zircaloy. O Elemento Combustível é transportado
As funções do Sistema de Armazenagem de
dentro de contêiners especiais. Um planejamento
Elementos Combustíveis Novos são:
detalhado é feito para o transporte destes
•
Garantir que os Elementos Combustíveis
elementos desde a fabrica, ou da retirada dos
sejam armazenados com segurança, e em
aviões quando importados, até a entrega na porta
condições que mantenham sua estrutura
da usina. Sua armazenagem enquanto novo é
íntegra e permitam ser inspecionados;
feito em piscinas secas com toda a segurança, em
edifícios com classe de segurança nuclear. Uma
vez dentro da usina, todo manuseio de Elementos
Combustíveis é feito seguindo procedimentos
•
Garantir a remoção do calor residual dos
Elementos Combustíveis Usados;
•
Garantir a remoção do calor residual dos
Usado
Elementos Combustíveis Usados a longo
Combustíveis Usados;
•
termo, mesmo após um evento externo;
•
para
os
Contêiners
de
Outros manuseios para inspeções, trocas
Garantir que os Elementos Combustíveis
de
Barras de Controle, Plugs, Veneno
sejam armazenados de uma maneira
Queimável, Testes no Sipping Can, etc.
segura e mantenham sua estrutura íntegra;
•
II. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
Garantir blindagem para os Elementos
Combustíveis Usados.
II.1. SISTEMA DE TRANSPORTE DE ELEMENTOS
Manuseio de Elementos Combustíveis é toda
COMBUSTÍVEIS
operação que é feita com os mesmos dentro da
O transporte dos Elementos Combustíveis Novos
planta.
é feito através de contêiners especiais, secos,
podendo ser através de avião, navio ou caminhão
São
vários
os
Sistemas
de
Manuseio
convencional.
de
Elementos Combustíveis, os quais tem como
função principal garantir a transferência dos
Os contêiners são equipamentos especiais que
mesmos dentro da planta de uma maneira segura.
podem transportar dois ou quatro Elementos
Combustíveis. São providos com sistemas de
As
principais
Elementos
operações
Combustíveis
de
estão
manuseio
amortecimento através de molas e dispositivos de
de
proteção e medição de choques.
relacionadas
abaixo:
•
•
•
•
Recebimento dos Elementos Combustíveis
O transporte de Elementos Combustíveis Usados
- Retirada dos caminhões, inspeção e
é feito através de contêiners especiais com
posterior armazenagem em piscina seca;
sistemas de blindagem e de resfriamento. Da
Transferência
mesma maneira, o transporte pode ser através de
dos
Elementos
Combustíveis da Piscina da Piscina de
avião,
Combustível Novo para a Piscina de
Normalmente estes contêiners transportam dois
Combustível usado;
Elementos Combustíveis. A finalidade deste
ou
caminhão
convencional.
Elementos
transporte é transferir os Elementos Combustíveis
Combustíveis da Piscina de Combustível
Usados para locais definitivos de armazenamento
Usado para o Núcleo do Reator;
ou para fábricas de reprocessamento. Como no
Transferência
Transferência
dos
dos
Brasil ainda não foram definidos e construídos
Elementos
estes depósitos definitivos, estes Elementos
Combustíveis do Núcleo do Reator para a
Combustíveis Usados estão sendo armazenados
Piscina de Combustível Usado;
•
navio
Transferência
dos
dentro das próprias usinas.
Elementos
Combustíveis da Piscina de Combustível
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
24
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.2.
SISTEMA
DE
ARM AZENAMENTO
DE
Envoltório de contenção. Desta maneira, há um
ELEMENTOS COMBUSTÍVEIS NOVOS
sistema especial para transferir os Elementos
O Sistema de Armazenagem de Combustíveis
Combustíveis para o Vaso do Reator que fica
novos é composto de um conjunto de racks que
dentro do Envoltório de Contenção. Toda a
podem ser abertos ou fechados lateralmente,
operação é feita debaixo d’água. O projeto para
onde os Elementos ficam armazenados na
Angra 2 prevê armazenagem de um núcleo inteiro
posição vertical, tendo como apoio o bocal inferior.
e mais 9 recargas de 1/3 e a piscina fica
As condições de armazenamento tem que ser
localizada
ótimas, para evitar qualquer tipo de empeno nos
Contenção do lado da Cavidade do Reator o que
Elementos
torna as manobras mais rápidas.
Combustíveis.
O
armazenamento
dentro
do
próprio
Envoltório
de
poderá ser numa piscina ou outro compartimento,
seco, local onde o acesso dos técnicos é
Estas piscinas são todas revestidas com aço
fundamental para a realização de inspeções. O
inoxidável e seu projeto é feito de maneira a evitar
nível de radiação num Elemento Combustível
uma drenagem, mesmo que seja acidental.
novo é praticamente desprezível. Desta maneira,
é permitido que os técnicos façam inspeções
Ambas
visuais, esfregaços etc.
resfriamento com bombas e válvulas alimentadas
as
piscinas
possuem
sistemas
de
pelos sistemas de segurança da planta. As fontes
Na Usina Nuclear de Angra 1, a piscina para
frias dos trocadores de calor, da mesma maneira,
armazenamento dos Elementos Combustíveis
são
Novos fica no Edifício de combustível, logo ao
resfriamento a longo termo. Na eventualidade de
lado da piscina de Combustíveis Usados. Na
um
Usina Nuclear de Angra 2, a armazenagem dos
sequenciadores
Elementos Combustíveis Novos é feita dentro do
automaticamente estas cargas.
sistemas
acidente
de
segurança
externo
com
de
carga
garantindo
o
blackout,
irão
os
partir
Envoltório de Contenção num compartimento
especial para esta finalidade.
Os sistemas de refrigeração são redundantes,
com 100% de capacidade cada um. Ambas as
II.3.
SISTEMA
DE
ARM AZENAM ENTO
DE
piscinas são equipadas com sistemas de limpeza
ELEMENTOS COMBUSTÍVEIS USADOS
e purificação que garante a visibilidade da água
Cada fabricante tem um projeto diferente para os
sistemas
de
Combustíveis
armazenagem
Usados.
de
para
Elementos
Descrever-se-á
permitir
manobras
e
trabalhos
com
ferramentas.
os
sistemas existentes em Angra 1 e Angra 2.
II.4. SISTEMAS DE MANUSEIO DE COMBUSTÍVEL
São
vários
os
sistemas
de
manuseio
de
Combustíveis.
A
seguir
são
A Piscina de Combustíveis Usados para Angra 1
Elementos
armazena um núcleo inteiro mais 25 recargas de
apresentados estes sistemas.
1/3 de núcleo. Ela fica num edifício específico de
nome
Edifício
do
Combustível
externo
ao
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
25
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III. DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
Ponte Manipuladora de Elementos Combustíveis
(Manipulator Craning) – No caso específico da
Usina Nuclear de Angra 1 é utilizada para
III.1. SISTEMA DE ARMAZENAMENTO
transferir os Elementos Combustíveis do Núcleo
As piscinas de armazenamento dos Elementos
do Reator para o Dispositivo de Transferência
Combustíveis Usados bem como toda a cavidade
para a Piscina de Combustível Usado e para o
do Reator e canais de transferência são todos
Dispositivo de Troca de Barras de Controle que
revestidos com uma camada de aço inoxidável.
fica dentro do Edifício de Contenção.
Sistemas de detecção de vazamentos através
destas camadas de aço são providos.
Para a Usina Nuclear de Angra 2, a Ponte
Manipuladora
Combustíveis
Todas as estruturas dos racks tanto da Piscina de
transfere diretamente os Elementos Combustíveis
Combustível Usado como para os Elementos
do
Combustíveis novos são em aço inoxidável.
Núcleo
de
do
Elementos
Reator
para
a
Piscina
de
Combustível Usado, da mesma maneira que ela é
utilizada para qualquer manobra que é feita sobre
III.2. SISTEMA DE MANUSEIO DE ELEMENTOS
a Piscina de Combustível Usado.
COMBUSTÍVEIS
As
pontes
manipuladoras
de
Elementos
de
Combustíveis sobre o Núcleo do Reator são
Transferência de Elementos Combustíveis onde
pontes rolantes especiais, com um sistema de
um trole transporta os elementos do Envoltório de
identificação que permite localizar com precisão
Contenção para o Edifício de Combustível. No
os Elementos Combustíveis dentro do Núcleo do
Edifício de Combustível sobre a Piscina de
Reator quanto nas Piscinas de Combustível
Combustível
Usados.
Em
Angra
específica
1
há
Usado
para
ainda
há
o
Dispositivo
uma
manuseio
ponte
com
rolante
Elementos
Combustíveis. Ela é usada para transferir os
Estas pontes possuem um completo sistema de
Elementos
controle e intertravamentos que garantem uma
Combustíveis
do
Dispositivo
de
operação segura.
Transferência para a Piscina de Combustível
Usado, para o contêiner de combustível usado ou
para o Sipping Can. Em Angra 1, manobras de
No próprio mastro da ponte manipuladora, onde o
recebimento e armazenamento de Elementos
Elemento
Combustíveis Novos é feita com a ponte rolante
transportado já existe um sistema de inspeção de
do Edifício de Combustível.
Elementos Combustíveis falhados, Sipping Can.
Em Angra 2, manobras de recebimento de
Especificamente para a Usina de Angra 1, há um
Elementos Combustíveis novos é feito utilizando a
sistema que faz a transferência dos Elementos
ponte rolante polar do Edifício da Contenção e
Combustíveis do Edifício de Combustível para o
pontes auxiliares.
Edifício do Reator. Este sistema recebe o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
26
Combustível
é
inserido
para
ser
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Elemento Combustível na vertical dentro do
nas
operações
utilizando
Edifício de Combustível, leva-o para a posição
Elementos Combustíveis.
“mockup’s”
de
horizontal e o transporta através de um tubo que
faz a ligação para o Envoltório de Contenção,
Por tratar-se de uma operação infreqüente, um
dentro da Cavidade de Recarga, onde o elemento
módulo específico de treinamento é realizado
é novamente colocado na vertical para que a
envolvendo todos os técnicos da planta que
ponte manipuladora possa apanhá-lo e transferir
estarão
para dentro do Núcleo do Reator.
Elementos Combustíveis. Físicos e operadores
envolvidos
com
o
manuseio
dos
licenciados coordenam todas as atividades.
III.3. FERRAMENTAS ESPECIAIS
Há uma grande quantidade de ferramentas
As Especificações Técnicas da Usina têm um
especiais
com
capítulo especial para Recargas. Onde estão
Elementos Combustíveis tais como: ferramenta
definidos todos os testes que devem ser
para
realizados antes de iniciar as atividades de
utilizadas
transferência
ferramenta
para
ferramentas
para
para
de
manuseio
Barras
de
transferência
manuseio
com
Controle,
de
plugs,
recarga.
Elementos
Combustíveis Novos, etc.
VI. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Procedimentos específicos definem todos os
IV. INSTRUMENTAÇÃO
testes que são realizados nos equipamentos e
As piscinas são equipadas com medições de nível
ferramentas
e temperatura. A maior instrumentação está nos
combustível.
utilizadas
para
manuseio
de
sistemas de manuseio, principalmente nas pontes
manipuladoras de Elementos Combustíveis, onde
Antes do início da operação de cada recarga
há uma grande instrumentação relacionadas com
estes testes são realizados após o qual um
os sistemas de medidas, sipping can, peso, freios,
treinamento
torques etc. e os intertravamentos relacionados
operações é realizado.
completo
envolvendo
todas
as
com os diversos modos de operação.
Programas de análises químicas garantem a
V. OPERAÇÃO
qualidade da água que ficam armazenadas nas
Todos estes sistemas são normalmente usados
piscinas de Elementos Combustíveis Usados,
durante as paradas para recarga de Elementos
diminuindo os riscos de corrosão.
Combustíveis na planta.
VII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Seguindo os procedimentos da usina, antes de
Em
cada
Elementos
utilizados no manuseio de combustíveis serem
Combustíveis, todo o sistema e ferramentas
usados somente durante as recargas, períodos
especiais são testados e os operadores treinados
maiores do que um ano, e por trabalharem
operação
de
recarga
dos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
27
função
da
maioria
dos
equipamentos
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
debaixo
d’água
problemas.
é
Por
muito
serem
comum
REFERÊNCIAS
encontrar
equipamentos
que
[1] CFOL - Curso de Formação de Operador
trabalham dentro d’água normalmente utilizam
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
muito mais de recursos mecânicos, como,
– Eletronuclear SA
engrenagens, correntes, cabos de aço, alavancas
e outros, que fazem com que a taxa de
manutenções corretivas seja maior do que nos
equipamentos elétrico/eletrônicos.
As manutenções corretivas mais comuns são:
trocas de cabos de aço, engrenagens, chaves
limites,
alavancas,
engrenagens
etc.
Estas
manutenções são delicadas principalmente se a
cavidade de recarga já estiver cheia com água e
segundo pelo nível de dose que envolve o
trabalho o que requer planejamentos muito bem
feitos.
VIII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil dos Sistemas de Manuseio de
Combustível Nuclear é de 20 anos, considerando
o nível de manutenções e a experiência nuclear.
Quanto aos sistemas de armazenamento a vida
útil é de 30 anos para os sistemas de resfriamento
e limpeza das piscinas e vida permanente para as
piscinas por tratarem de equipamentos estáticos,
com espessa base de concreto com revestimentos
de aço inoxidável.
Desta
forma,
considerar-se-á
para
o
Armazenamento, Manipulação e Transporte de
Combustível Nuclear a vida útil de 20 anos.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
28
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível Sólido
RESUMO
carregadores
A matriz de processamento dos combustíveis
contínuos de inúmeros tipos. A vida útil econômica
sólidos
proposta para esse trabalho é de 25 anos.
abrange
uma
complexa
cadeia
de
mecânicos,
transportadores
equipamentos envolvidos direta e indiretamente
no processo. Os combustíveis sólidos, aplicados
I. INTRODUÇÃO
na produção de potência por meio de turbinas a
Os processos de armazenamento, manipulação e
vapor, são, na sua grande maioria, de origem
transporte de combustíveis sólidos são analisados
fóssil
considerando
(carvões,
xisto
betuminoso,
calcário
suas
propriedades
físicas
e
betuminoso, antracito, turfa), e, em menor escala,
composição química, além das especificações
combustíveis naturais renováveis (lenha, carvão
técnicas relacionadas à manutenção da qualidade
vegetal, bagaço de cana, resíduos vegetais,
desejada e os custos envolvidos em cada etapa
serragem, palhas e outros). O suprimento de
do processo.
insumos energéticos abrange uma logística de
transporte e armazenamento, garantida por um
Os
combustíveis
sólidos
compreendem
os
sistema viário que envolve modalidades de
combustíveis naturais fósseis: hulha, linhite, xisto
transporte
ferroviário, hidroviário e rodoviário,
betuminoso, calcário betuminoso, antracito, turfa;
interligando unidades produtoras às centrais de
combustíveis naturais renováveis ou biomassa:
geração termelétricas a vapor. O processo de
madeira, bagaço de cana, resíduos vegetais como
armazenamento funciona como um dispositivo
serragem, restos de casca, cascas de sementes,
regular entre a taxas flutuantes de produção e as
caroços de frutas, entre outros.
variações dos índices de demanda. No processo
de armazenamento dos combustíveis sólidos para
O processo de armazenagem funciona como um
fins de geração de energia devido à grande
dispositivo regular entre a taxas flutuantes de
quantidade, é feito a céu aberto em áreas
produção e as variações dos índices de demanda.
denominadas pátio de estocagem ou parque de
intempéries. Sob certas condições, a flexibilidade
O processo de estocagem dos combustíveis
de
uma
sólidos para fins de geração de energia, em
porcentagem estocada de carvão moído em
particular dos carvões (turfa, lignito, betuminosos
função da demanda. Utilizam-se silos para a
e antracito), devido à grande quantidade, é feito a
estocagem
equipamentos
céu aberto em áreas denominadas pátio de
combustíveis
estocagem ou parque de intempéries, segundo os
uma
utilizados
central
do
na
térmica
material.
manipulação
depende
Os
dos
de
sólidos em centrais de geração térmica a vapor
compreendem
tratores,
caminhões,
moinhos,
seguintes procedimentos:
•
•
O pátio de estocagem deverá ser seco e
A estrutura de abastecimento de combustíveis
com boa drenagem natural;
sólidos das centrais termelétricas é suprida pelas
Não deve haver drenagem artificial, com
seguintes modalidades de transporte:
cinzas, vegetação ou resíduos que podem
•
Rodoviário;
facilitar a formação de correntes de ar. A
•
Ferroviário;
melhor solução é um piso de cimento ou
•
Hidroviário e marítimo.
argiloso;
•
•
Deve
haver
espaço
suficiente
para
Os equipamentos utilizados na manipulação dos
movimentação do carvão no caso de
combustíveis sólidos em centrais de geração
aquecimento;
térmica a vapor compreendem:
Não deverá ser estocado próximo a fontes
•
Tratores, caminhões;
de calor (tubulações de vapor, caldeiras,
•
Moinhos;
paredes quentes ou chaminés) devido à
•
Carregadores mecânicos;
possibilidade de ignição pelo aumento da
•
Transportadores contínuos.
temperatura.
As principais normas técnicas brasileiras adotadas
As pilhas deverão ser compostas de forma a
permitir
uma
boa
conseqüentemente,
circulação
a
do
eliminação
do
ar
(ABNT) são:
•
e,
anidro
ABNT / NBR 8011 / 8205 / 10392 / 7265 /
8163 / 6171 / 6110 / 6678 / 6172 / 10084:
carbônico. Deve-se monitorar a temperatura das
Referente aos transportadores contínuos;
o
•
pilhas, não podendo ultrapassar os 65 C.
ABNT
/
NBR
11376:
Referente
aos
moinhos;
A maior parte das instalações existentes operam
•
conforme o princípio denominado queima direta,
ABNT / NBR 11297 / 8800: Referente a
estruturas metálicas.
em que o carvão pulverizado alimenta diretamente
•
o queimador.
ABNT / NBR 7191 / 11162: Referente a
concreto armado.
•
Sob certas condições, a flexibilidade de uma
ABNT / NBR 9734 / 9734: Referente ao
transporte de cargas perigosas.
central térmica depende de uma porcentagem
estocada de carvão moído em função da
II. CARACTERÍSTICAS
demanda. Deve-se estocar o material em silos.
II.1. MOINHOS
A estocagem da biomassa é feita em pátio de
São equipamentos que reduzem os combustíveis
intempéries sem maiores cuidados, em função do
sólidos (carvão e biomassa) à condição de pó,
elevado ponto de chama.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
mediante três sistemas:
30
•
Impacto;
•
Atrito;
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
dois cilindros cônicos. Estes estão apoiados em
Trituração.
eixos
inclinados
fixados
nos
pêndulos
de
No sistema de impacto, elementos apropriados
moagem. Estes podem girar ao redor de pontos
quebram o combustível em pequenas peças; no
de rotação inferiores e retesados pelas molas, de
de atrito, as peças de carvão atritam umas contra
maneira que os cilindros são comprimidos contra
as outras ou contra peças de metal até
o percurso de moagem e protegidos contra
desintegrar; na trituração, o fragmento é colhido
contatos durante a marcha em vazio pelo bloqueio
entre superfícies de rolamento e levado à
que é ajustável. São projetados para moer
condição de pó.
produtos betuminosos com 25% de umidade e
lignitos até com 50% de umidade com a mesma
eficiência.
Esses equipamentos são extremamente robustos.
No geral, a estrutura desses equipamentos é
composta por um invólucro em chapa de aço e
No Brasil, os principais fabricantes de moinhos
elementos mecânicos (eixo, discos, cilindros,
são:
engrenagens, mancais e rolamentos) variados de
•
CBC Industrias Pesadas S.A.;
acordo com o tipo de moinho.
•
ELECTRO AÇO ALTONA S.A.
Os moinhos mais usados são os de esferas e
II.2. CARREGADORES MECÂNICOS
calhas com reservatórios.
São equipamentos destinados ao carregamento
da fornalha. O equipamento consta de uma
Nos primeiros dois tipos mencionados, pesadas
correia sem fim assentada sobre dois conjuntos
esferas de aço são colocadas junto com carvão
de rodas dentadas de transmissão. O movimento
em um tambor rotativo horizontal, moendo o
efetua-se mediante o acionamento de um motor
combustível até reduzí-lo a pó. O carvão cru,
elétrico e caixa redutora.
procedente do alimentador localizado na parte
superior do equipamento, penetra no tambor
Os
carregadores
através das extremidades dos eixos. O ar quente
classificados em:
mecânicos
podem
ser
entra por cada extremidade do tambor através de
um conduto axial, retirando o carvão pulverizado
II.2.1. Carregadores Móveis de Cadeia Sem Fim
por uma passagem anular também axial. Na
Horizontal
maioria dos modelos, a mistura ar-carvão flui
As grelhas são construídas em ferro fundido e
através de dispositivos de classificação que
conectadas através de barras ou pinos formando
rejeitam as peças fora das dimensões padrão,
uma corrente sem fim, sendo sua superfície tão
reconduzindo-as novamente para o tambor.
larga quanto o necessário.
Os moinhos de rolos pressurizados têm apenas
Quando as grelhas passam pelas rodas dentadas,
um disco de moagem plano, sobre o qual rolam
há uma ação de cissão entre elas, o que ajuda o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
31
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
desprendimento das escórias que, eventualmente,
inclinadas a 15° para os lados do forno e
poderiam ficar aderidas.
separadas no centro para a passagem do carvão
que o parafuso sem fim projeta para a parte
II.2.2. Carregador por Projeção
Estes
carregadores
superior, sendo, posteriormente, distribuído para
usam
o
princípio
de
os lados. As cinzas caem para o cinzeiro.
carregamento por cima das grelhas, sendo
bastante empregados em sistemas de grelhas
Carregador
fixas e tiragem forçada. É formando por um funil
grelhas:
de carga, situado acima do aparelho alimentador
São empregados em instalações de grande porte
de carvão, constituído por uma caixa, cuja parede
até 100 t/h, porque, a partir desse valor, é mais
dianteira pode-se rebater, sendo mantida em
conveniente o emprego de carvão pulverizado.
mecânico
múltiplo
por
baixo
das
posição através de uma mola cujo objetivo é
maior
São de grelhas escalonadas por secções e de
granulometria que lança a roda do alimentador.
calhas múltiplas, independentes, dispostas umas
Na parte inferior desta caixa, encontra-se o
ao lado das outras, de forma que o sistema de
projetor ou distribuidor com uma roda com lâminas
grelhas possa adotar qualquer largura.
separar
os
pedaços
de
carvão
de
ou espátulas, com velocidade de rotação entre
300 rpm e 450 rpm, acionada por um motor
Apresentam as vantagens comuns a todos os
externo.
sistemas de grelhas mecânicas, sendo superiores
aos de corrente sem fim por não necessitar de
O carvão é projetado sobre o sistema de grelhas
abóbada de ignição de material refratário, além de
através de uma abertura, possuindo, às vezes,
permitirem uma correta regulagem da espessura e
alguns projetos que incorporam equipamentos de
combustão do carvão por setores.
trituração para reduzí-los a pequenos fragmentos.
A alimentação do carvão efetua-se mediante um
II.2.3. Carregadores Mecânico de Carga Simples por
mecanismo constituído por cilindros horizontais,
Baixo das Grelhas
em correspondência com a calha, cujos êmbolos
Esse tipo de carregador é usado em geradores
são deslocados por um conjunto biela-manivela,
flamotubulares. O carvão introduzido no funil de
conectados sobre o mesmo eixo motriz, situados
carga é conduzido por baixo das grelhas mediante
transversalmente
um parafuso transportador, tipo cônico, sem fim,
acionados por um motor elétrico ou a vapor.
na
frente
do
gerador
e
de grande passo, que gira lentamente acionado
por um motor de velocidade variável.
II.3. TRANSPORTADORES CONTINÜOS
São equipamentos empregados no transporte do
As grelhas são de forma angular, com sua
combustível sólido do ponto de estocagem até os
superfície superior com furos que permitem a
moinhos.
passagem do ar proveniente do cinzeiro. As
grelhas
são
colocadas
em
duas
secções
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
32
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Esse
sistema
proporciona
um
transporte
vem. A produção do movimento da calha
cadenciado de grandes quantidades por um
vibratória é imposta através de motores a êmbolo
percurso (horizontal, inclinado, vertical em trechos
de ar comprimido ou por meio de motor elétrico
retos, angulares ou curvos) fixo. Os principais
através de um mecanismo de manivela com biela
tipos de transportadores utilizados na centrais de
curta.
geração térmica a vapor são:
II.3.3. Transportador helicoidal
II.3.1. Transportadores de Correia
O elemento transportador consiste em uma
Consiste de um rolete (conjunto de rolos) disposto
superfície helicoidal (parafuso transportador tipo
em série e seus respectivos suportes. Os rolos
cônico de rosca sem fim) em chapa ou fita de aço,
são capazes de efetuar livre rotação em torno do
que gira a redor de seu eixo tubular, empurrando
seu eixo e são usados para suportar e/ou guiar a
para frente o material. A utilização de mancais de
corrente transportadora. A correia pode ser de
rolamentos ou deslizamento está sujeita a um
tecido, aramada, fita de aço, borracha ou
empuxo axial, que atua no sentido contrário ao
combinação desses materiais.
transporte,
podendo
provocar
o
desgaste
prematuro nos mancais e rolamentos.
A eficiência de qualquer equipamento industrial
projetado racionalmente é em função de sua vida
II.4 SILOS
útil, da mão-de-obra e custo de sua manutenção.
Os silos são estruturas auto-portantes, geralmente
Em transportadores de correia, os roletes são o
com paredes no formato cilíndrico e base
fator principal, pois são eles que ditam a vida do
troncônica, utilizados nos centros de geração
equipamento. Os roletes são projetados para uma
térmica para o armazenamento de combustíveis
longa vida útil, requerendo um mínimo de
sólidos moídos.
manutenção.
Eles são construídos em concreto armado ou em
Os rolamentos de melhor qualidade têm proteção
aço. Em conseqüência da abrasão produzida pelo
contra pó, partículas abrasivas e infiltração de
material durante seu esvaziamento, torna-se
água, graças a labirintos de aço e/ou de material
necessária a aplicação de revestimento. Nos de
sintético de montagem profunda. Estes têm uma
concreto armado, o recobrimento costuma ser de
pequena folga entre si, completamente preenchida
material vitrificado de grande dureza e, nos
com graxa e, pela sua geometria, dificultam a
metálicos, se empregam chapas de aço ao
penetração de impurezas no alojamento do
manganês (antiabrasivo) ou placas de goma
rolamento.
especial.
II.3.2. Transportadores de Calhas Vibratórias
Silos
Consiste de uma calha horizontal ou levemente
construídos em conformidade com a NBR,
de
concreto
armado,
projetados
e
inclinada, submetida a um movimento de vai e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
33
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
conservados
adequadamente,
•
proporcionam
elevada vida útil.
Regular
o
esticador
periodicamente,
evitando
o
desgaste
prematuro
dos
componentes mecânicos;
•
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Verificar as correias e o respectivo sistema
de limpeza;
•
III.1. MOINHOS
As manutenções preventivas aplicadas a este tipo
Efetuar
o
alinhamento
dos
roletes
trimestralmente.
de equipamento são:
•
•
•
Lubrificação das engrenagens, mancais e
III.4. SILOS
rolamentos semestralmente;
O processo de manutenção dos silos é de simples
Limpeza das encrustações nos discos e
execução e baixa freqüência de realização. As
rolos de moagem anualmente;
manutenções preventivas aplicadas neste item
Inspeção
geral
do
são:
sistema
•
trimestralmente.
Revisão e limpeza dos revestimentos
internos a cada 2 anos;
•
III.2. CARREGADORES
Remoção de resíduos e conservação da
Esses equipamentos estão sujeitos à fadiga dos
pintura
componentes
(concreto ou aço) anualmente;
repetitivo.
mecânicos
As
devido
manutenções
ao
esforço
aplicadas
•
ao
equipamento são:
•
da
face
externa
da
parede
Para silos em aço com trincas nas soldas
do costado, deve-se tratar a fissura,
Inspeção periódica nos sistemas (níveis de
efetuar a soldagem e recompor a pintura
vibração, alinhamento, temperaturas dos
na área afetada.
mancais, sistemas e lubrificação);
•
Limpeza geral do sistema mensalmente;
•
Regular
o
esticador
periodicamente,
evitando
o
desgaste
prematuro
•
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
dos
IV.1. MOINHOS
componentes mecânicos;
Os tipos de falhas mais comuns neste tipo de
Troca de óleo do sistema, lubrificação dos
equipamento são erosão nos discos e rolos e/ou
rolamentos,
ataque de agentes de compostos químicos
mancais
e
engrenagens
(corrosão) ou desgaste natural, vibrações e,
trimestralmente.
portanto, falência dos rolamentos dos mancais
III.3. TRANSPORTADORES CONTÍNUOS
devido
Os itens principais de manutenções praticados
lubrificação
nos transportadores contínuos são:
componentes mecânicos. As ações corretivas são
•
Verificação da estanqueidade do sistema
componentes
deficiente
axiais
e/ou
e
radiais,
insuficiente
dos
respectivamente:
•
para evitar que a umidade e o pó penetrem
nos rolamentos e reduzam sua vida útil;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
a
Substituição
dos
discos
e/ou
rolos
comprometidos;
34
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Eliminar ou amenizar as vibrações e
Vida Útil
substituição dos rolamentos, buchas e
(anos)
engrenagens comprometidas;
•
IV.2.
Revisar o sistema de lubrificação.
CARREGADOES
E
TRANSPORTADORES
CONTÍNUOS
Silos
30
Transportadores
25
Carregadores
20
Moinhos
20
As falhas ocorridas nesses equipamentos está
relacionada às condições de operação e desgaste
REFERÊNCIAS
natural
[1]
dos
componentes
em
função
das
Arriola,
L.T.
et.
al.,
Transporte
y
solicitações mecânicas (tração, fluência, fadiga,
Almacenamiento de materias primas en la
atrito e outros), bem como cumprimento de bons
industria básica. Editorial Blume, tomo I y II año
programas de manutenção. As manutenções
1970.
corretivas aplicadas a esses itens em caso de
queda de rendimento ou falhas propriamente ditas
[2] Lenz, W. et. al., Dubbel – Manual da
são:
Construção de Máquinas. Hemus Editora Ltda,
•
Desgaste da correia: troca do componente;
•
Vibrações: efetuar o alinhamento dos
vol. I e II, 13o edição alemã ano 1974.
roletes e o correto tensionsamento da
correia;
•
Desgaste excessivo do revestimento da
correia na parte em contato com o
material: efetuar a limpeza dos roletes,
lavar a correia e realinhar os roletes de
retorno;
•
Perda de função dos roletes devido ao
desgaste natural ou falta de manutenção:
substituição do rolete comprometido.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil econômica referente aos equipamentos
supracitados, em função da literatura e dos dados
coletados frente aos fabricantes e empresas
usuárias, relacionando os fatores durabilidade e
obsolescência dos equipamentos, sugerimos:
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35
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Resíduo
RESUMO
e as diversas formas de transporte desses
Resíduos sólidos são os materiais resultantes de
resíduos. É feito um breve resumo dos diversos
atividades de comunidade de origem: industrial,
equipamentos
doméstica, hospitalar, comercial, de serviços, de
manuseio
varrição e agrícola e todos os lodos provenientes
transportadores e manipuladores, com atenção
de sistemas de tratamento de água e outros,
especial aos transportadores contínuos, os mais
gerados em equipamentos e instalações de
comuns nas indústrias. A vida útil desses
controle de poluição, bem como determinados
equipamentos varia muito de acordo com a classe
líquidos cuja particularidade tornem inviável seu
de utilização, a carga a ser transportada, a
lançamento na rede pública de esgotos ou corpos
qualidade do projeto, a operação bem realizada e
d’água ou exigem, para isso, soluções técnicas e
principalmente a manutenção adequada. Em
econômicas
termos de valores médios, pode-se considerar a
inviáveis
em
face
da
melhor
dos
resíduos,
tais
transporte de resíduo como sendo 15 anos.
diretamente
e
como:
dos
estão
armazenagem,
transporte
vida
que
da
para
tecnologia disponível. O controle dos resíduos e
equipamentos,
útil
utilizados
manipulação
e
envolvidos com seu tratamento, transporte e
deposição, é um fato relevante, que tem trazido
I. INTRODUÇÃO
inúmeras preocupações aos envolvidos com esse
A classificação dos resíduos sólidos é efetuada
setor. Tal preocupação deve-se às grandes
com um conjunto de normas técnicas brasileiras:
quantidades geradas, elevado custo de manuseio
e transporte e carência de áreas adequadas para
Norma
sua disposição final, bem como o elevado
Resíduos sólidos – classificação
10.004
potencial poluidor intrínseco dos resíduos. Dessa
Teste de lixiviação de resíduos
10.005
forma,
Teste de Solubilização de resíduo
10.006
é
de
conhecimento
importância
das
suas
fundamental
características,
o
N° (NBR)
um
cadastramento da geração e destinação, bem
Esta classificação abrange testes laboratoriais e
como uma abordagem quanto aos equipamentos
caracterizações conforme normas adotadas pelos
utilizados para o seu manuseio e transporte. O
órgãos competentes, em que, em função das
presente trabalho objetiva tratar particularmente
propriedades
dos aspectos de manutenção e da estimativa de
contagiosas e de contaminantes presentes na sua
vida
massa, definem a classe a qual o resíduo
útil
desses
equipamentos.
Apresenta,
primeiramente, uma classificação quanto ao
físicas,
químicas,
infecto-
pertence.
potencial poluidor (inerte, não inerte ou perigoso),
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
36
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II. CARACTERÍSTICAS
II.1.
De acordo com as normas brasileiras, os resíduos
CONTÍNUOS
podem ser agrupados em três classes:
Podem estar ou não sobre trilhos, serem manuais
•
humana.
inflamabilidade, corrosividade, reatividade,
apresentar
riscos
provocando
ou
à
podem
saúde
II.1.1. Veículos de Comando Manual
pública,
contribuindo
para
São utilizados para cobrir pequenas distâncias e
o
pequenas capacidades, podem ser puxados ou
aumento de mortalidade ou incidência de
doenças
e/ou
adversos
ao
manuseados
apresentarem
Meio
ou
Ambiente
dispostos
de
empurrados
efeitos
mãos,
são
normalizados
forma
Os tipos mais comuns são:
Resíduo Classe II – Não inerte: são os
resíduos ou mistura de resíduos que não
•
Carrinhos de mão;
•
Carros, cuja carga é distribuída em três ou
quatro rodas;
se enquadram nas classes I e III.
•
pelas
segundo a norma DIN 4902 e 4903.
quando
inadequada.
•
NÃO
e hidráulica, tração animal ou de tração comum
em função de suas características de
patogênicidade,
TRANSPORTE
alternativos (diesel principalmente) ou pneumática
sólido ou mistura de resíduos sólidos que,
ou
PARA
ou automáticos de tração elétrica, motores
Resíduo Classe I – Perigoso: são resíduo
toxidade
VEÍCULOS
•
Resíduos Classe III – Inerte: são aqueles
Zorras – São carros de três ou quatro
rodas de diâmetro pequeno, estão ligadas
que, submetidos ao teste de solubilidade,
por chassi triangular ou retangular.
não tiveram nenhum dos seus constituintes
químicos dissolvidos em concentrações
II.1.2. Veículos Motorizados para o Transporte
superiores aos padrões definidos conforme
São veículos normalizados conforme norma DIN
ABNT.
15140 – as abreviaturas se compõem de três
letras, a primeira indica o acionamento; a
Para cada tipo e características específicas dos
resíduos
sólidos
que
devemos
Segunda, a direção e a terceira, o tipo de sua
manipular,
construção.
armazenar e transportar, são escolhidos os
equipamentos e os métodos adequados. Nessa
Ex: Acionamento: (B) gasolina – (D) diesel – (E)
seção, apresentam-se alguns dos tipos mais
elétrico – (L) linha aérea, (N) rede.
comuns de equipamentos para transporte desses
resíduos.
Direção: (F) motorista sentado - (H) direção
manual - (G) guia com servente em movimento.
Os meios de transporte e manipulação dos
materiais de forma geral e resíduos sólidos de
Construção: de aros, aros com borracha maciça -
forma especial podem ser dos tipos classificados
sem ou com trilhos.
abaixo:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
37
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Pode-se
exemplificar
alguns
tipos
mais
processo cadenciado.
conhecidos que podem transportar não só
resíduos, mas quase todo tipo de carga.
Dependendo
do
tipo
de
transportador
e
características da carga de resíduo, podem ser:
Os materiais podem ser transportados livres, a
por transporte horizontal, inclinado, vertical em
bordo dos transportadores ou acondicionados, por
trechos retos, angulares ou curvos.
exemplo, em container.
Classificação
dos
transportadores
contínuos
Dentre eles, podemos citar: os Carros e tratores
(segundo a DIN 15201: designações, símbolos)
elétricos
em transportadores para mercadoria a granel e
-
as
chamadas
empilhadeiras
de
forquilha, os guindastes de trilhos e rodas
em volumes e apenas mercadoria em volumes.
motrizes, as gruas, talhas, pórticos e pontes
rolantes de elevação e transporte, guindastes e
A corrente de mercadoria transportada caracteriza
demais equipamentos projetados especialmente
a sua capacidade de produção e é calculado
para transporte de resíduos perigosos e/ou com
segundo a carga horária que transporta. Quanto à
características especiais. Outros transportadores
montagem, suas implicações na funcionalidade e
a serem citados são os vagões e vagonetas,
construção, podem ser:
barcos, barcaças e navios de diversos tipos e
a) Correias Transportadoras
modelos.
Uma correia sem fim que, de um lado, passa por
Os meios para se apanhar as cargas são
cima de um tambor de acionamento e, do outro
elementos
de
lado, por cima de um tambor de inversão e, entre
transportadores. São de diversos tipos e formas:
os tambores, está sustentada por roldanas,
pode-se citar os mais comuns deles: os ganchos
transporta a mercadoria do ponto de carga até o
de suspensão - tenazes e grampos, as colheres
de descarga.
importantes
nesses
tipos
recolhedora de carga a granel - as garras
hidráulicas diversas e os eletroímãs.
São
conjuntos
constituintes
de
correias
transportadoras: uma guia e apoio da correia, no
II.1.3. Os Transportadores Contínuos de Carga
São
os
transportadores
geralmente
compartimento superior plana ou côncava, no
mais
compartimento inferior plana ou ligeiramente
adequados para os tipos mais comuns de
côncava. Para a transmissão da força perimetral,
resíduos.
necessita-se de um tambor de acionammento
para a correia, que tem de estar com uma tensão
O sistema de trabalho contínuo proporciona a
prévia para evitar o deslizamento e permitir o atrito
possibilidade de despachar grandes quantidades
necessário para que o motor toque a correia, além
num tempo reduzido por um percurso fixo de
de todos os outros componentes, tais como
transporte. Empregado na produção contínua, em
frenadores,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
38
travas
ante
retorno
e
demais
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
assessórios de segurança e automatismo da
comuns, tais como turbinas, motores
correia.
alternativos, acionadores hidráulicos e
pneumáticos com redutores ou caixas
Ela podem ser dos seguintes tipos:
•
•
Correias
em
borracha
redutoras,
com
utilizados
para
baixar
a
velocidade a ser transmitida ao rolo motor
camada
intermediária em tecido;
ou tracionador da correia e permitir o
Correias de borracha com intercalação de
funcionamento lento e compatível com o
cordas de aço.
material a ser transportado, nível de
poluição e outros.
São constituídas de:
•
•
•
Roldanas de suporte em geral com
Para os transportadores móveis e portáteis e
mancais de rolamento, com eixo fixo ou
também
articulados;
utilizados dispositivos tensores de eixo e os
Armações de apoio para fixação dos
tensores apoiados em molas para limitação da
assentos de suporte e dos retentores para
tensão prévia da correia. Nas instalações maiores,
as roldanas de suporte do corpo inferior
os tensores são montados em carros tensores
nas instalações fixas com longarinas
deslizantes em trilhos. O carregamento do
longitudinais e apoios geralmente em
material deve ser feito, se possível, no sentido do
perfilado normal em U.
percurso e evitando-se quedas de grandes
Rigidez transversal feita em cantoneiras de
alturas.
perfilados em U, colocadas em forma de
alimentação.
para
São
correias
utilizados
menores
funis
e
fixas,
calhas
são
de
teto ou por meio de suportes para jogos
•
•
•
feitos com tubos.
Outros tipos muito utilizados são as correias de
Transversas diagonais embutidas evitam
tecido e correias de arame e fita de aço,
deslocamentos longitudinais.
normalmente para funções especiais:
•
Chapas de cobertura evitam o depósito de
sujeiras na correia inferior; os processos
material elástico): fios de cânhamo, de
para
se
algodão, de crina animal e de fibras
fundamentam no efeito direcional de uma
químicas. Estas são indicadas para locais
roldana de suporte situada em posição
fechados com temperatura estável e
obliqua
solicitação
o
comando
em
relação
da
ao
correia
sentido
de
reduzida
de
superfície;
transporte;
resistente a óleos e graxas; as correias de
Tambores de acionamento, de inversão e
algodão também resistentes a lixívias; a
de
correia de lã de carneiro resistente a
desvio
em
aço,
construção
ácidos e poeiras.
normalmente soldada;
•
Correias de tecido (sem revestimento de
•
Para acionamentos, são utilizados motores
metal: são em malhas de arame, trança de
elétricos ou outros acionadores menos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
Correias de arame e de aço ou de outro
39
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
arame, ilhós de arame para transporte de
o enchimento automático ou através de funis de
materiais pesados; correias de varetas ou
alimentação. Tem a velocidade variando dos mais
arames tecidos para materiais muito finos.
rápidos com velocidade da cinta de 2,5 m/seg ou
Empregadas também para material a
os mais lentos de 0,3 a 1,2 m/seg.
granel
•
e
em
volumes
quentes
ou
incandescentes e também como correias
Os baldes estão montados a distâncias maiores
para desidratação e secagem.
ou menores. O acionamento e inversão (tensão)
A fita de aço carbono laminado a frio e
são por meio de tambores, roldanas ou rodas de
temperado, com espessura de 0,4 a 1,6
corrente. Podem ser abertos e móveis (carregador
mm, é especialmente apropriada para o
de transportador de baldes) ou dentro de uma
transporte de minérios duros e materiais
carcaça fechada onde o corpo cheio é sempre
sinterizados, assim como materiais úmidos
dirigido, enquanto o segmento vazio pode chegar
e pegajosos.
a formar flecha.
As fitas de aço nua e também a com revestimento
O material a granel é levado através de uma
de borracha requerem uma adaptação das
calha, sendo alimentado pelas costas dos baldes.
roldanas de suporte ou das superfícies de
Os transportadores mais lentos requerem um
deslizamento, dos tambores de acionamento e de
desvio do segmento vazio no interior ou, então,
inversão e dos dispositivos tensores.
descarregam, entre os ramais da corrente,
descarga central. Nos transportadores de cinta
b) Transportadores Articulados
com baldes, estes são montados na cinta de lona,
São transportadores em que o material é
de borracha ou arame, com parafusos de disco ou
transportado através de placas, gamelas, caixas,
discos cupulares: DIN 15236 e DIN 15237,
caçambas,
articuladas,
quando se trata de cintas de borracha com
raspadores. Estes estão montados em um
camadas intercaladas de corda de aço para
mecanismo de tração sem fim (corrente de aço
transportadores
redondo, corrente de Gall, corrente especial,
montagem em tiras perfiladas de borracha coladas
correia, cabo de arame) a distâncias regulares.
na cinta.
barras
de
ligação
de
elevado
rendimento,
Estas são calculadas segundo a norma DIN
Os baldes são fixados em correntes de cavilhas
22200.
de aço, corrente em aço redondo ou correntes
c) Transportadores de Baldes ou Canecas.
com cobrejuntas por meio de parafusos, segundo
DIN 15236, ou arcos de corrente, segundo DIN
Transportadores de canecas verticais ou oblíquos
745. As formas dos baldes (0,1 até 140 lit) são
(elevadores)
padronizadas em função do material a ser
-
com
baldes
servindo
como
transportado.
elemento de transporte e montado no elemento de
tração (cinta, corrente de um ou dois ramais), com
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
40
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Acionamento e inversão. O eixo de acionamento
fendas situadas a distâncias que correspondem à
na cabeça do transportador de baldes tem tambor
distância entre baldes). Descarga através do
de
basculamento do recipiente (inclinação de mais ou
acionamento
ou,
então,
roldanas
de
menos 90°).
acionamento, rodas de corrente de acionamento
ou tambor de draga (estrelas quadradas, DIN
22214, estrelas sextavadas, DIN 22215). A
As paredes frontais dos baldes são equipadas
velocidade desigual da corrente que provoca
com rolos ou ressaltos que esbarram em guias
forças de inércia adicionais no mecanismo de
curvas
tração pode ser tolerada.
basculamento, reguláveis por meio de uma
alavanca
Entretanto, existe a possibilidade de equiparar a
reguláveis
manual.
do
dispositivo
Direção
do
fixo
ramal
de
dos
recipientes: horizontal, vertical e oblíqua.
velocidade. A inversão no pé do transportador de
baldes é armada através de uma árvore roscada
O mecanismo de tração, na maioria dos casos, é
(com ou sem mola) ou de uma alavanca com
uma corrente articulada (por exemplo, como na
pesos.
DIN 8165, com rolos de DIN 8166). Cada ramal de
correntes consiste de cobrejuntas duplas de
Utilização
em
transportadores
verticais
e
tração com elos internos e externos com conexão
inclinados - a partir de mais ou menos 500 m, até
fixa com o eixo através do suporte do mesmo.
alturas de aproximadamente 30 m (altura máxima
80
m),
fluxo
de
material
até
400
t/h.
A roldana se encontra entre as cobrejuntas
Transportadores de baldes para cereais e outras
internas; seu furo tem uma bucha intercambiável,
mercadorias leves a granel. Elevadores de baldes
temperada e afiada. Lubrificação com graxa
para instalações de separação de pedregulho,
comprimida sob alta pressão através do eixo. Este
carvão-hulha e minérios, na indústria de pedras e
mecanismo de tração é empregado também para
terras; componente de caçambas de dragas.
cintas articuladas pesadas.
II.1.4. Transportadores Oscilantes de Baldes
Os baldes são suspensos nos eixos das correntes
Os baldes fundidos ou, na maioria dos casos, de
por meio de suportes de flange. O ramal dos
chapa soldada (28 até 500 lit) ficam suspensos a
recipientes nos trechos horizontais ou inclinados
distâncias regulares, oscilando sobre eixos entre
roda sobre trilhos de atrito e é guiado nos trechos
dois ramais de correntes de cobrejuntas sem fim,
verticais por meio de trilhos de aço em ângulo.
equipados de roldanas (cf DIN 15256), velocidade
da corrente 0,25 até 0,5 m/seg.
Para acionamento, são utilizadas rodas de
manivela ou de discos dentadas que fazem o
Carregamento através de um dispositivo de
engrenamento nas roldanas com a exigência de
alimentação acionado pelo próprio ramal de
trava de marcha à ré ou freio de sapatas para não
baldes (por exemplo, tambor de alimentação com
permitir que ocorra o retorno da corrente.
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41
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Utilizados sobretudo para o armazenamento de
raspadores
carvão em paióis e o transporte de cinzas em
acompanhamento; retorno do corpo ou troço vazio
usinas termelétricas e de gás, também para outros
por cima ou embaixo da gamela de transporte.
materiais
quando o percurso de
Para se conseguir uma construção pouco elevada
transporte do sentido horizontal deve passar
em desmontes a céu aberto, usa-se suporte
obrigatoriamente para o vertical com variação do
deslizante de correntes e peças de união.
a
granel
têm
o
suporte
de
polias
de
ponto de descarga.
Apesar da simplicidade da construção, o sistema
II.1.5. Transportadores Circulares
é pouco usado a céu aberto por causa da elevada
Nesse tipo de transportador, as articulações de
potência necessária (por exemplo, no caso de
sustentação são ajustadas à carga, suspensas
materiais corrosivos a granel). Entretanto, trata-se,
basculando de pares de roldanas (um ou dois)
em sua execução para trabalho subterrâneo, do
que são guiadas por uma pista elevada, aberta ou
mecanismo de transporte de pontaletes na
fechada: plataformas de um ou mais andares,
mineração do carvão-hulha.
armações, forquetas, estribos, ganchos, gamelas,
recipientes.
Exemplo:
Um
transportador
raspador
para
mineração composto de segmentos de calha de
Estão ligados por uma corrente sem fim, acionada
1,5 m, cuja união proporciona um pequeno
através de uma roda de corrente (várias vezes
deslocamento em sentido horizontal e vertical.
quando o percurso é mais comprido, também por
Mecanismo de tração: correntes de aço redondo
correntes de arrasto); desvio e inversão por meio
de elevada resistência, DIN 22252. Acionamento
de rodas de corrente, discos ou grupos de
de motor elétrico (com embreagem de arranque
roldanas; há necessidade de um dispositivo
mecânica ou hidráulica) ou motor hidráulico (que
tensor.
pode também ser apenas auxiliar para o arranque)
ou
motor
de
ar
comprimido
através
de
Qualquer direção dos trechos com corrente que
engrenagem desmultiplicadora para rodas de
pode se movimentar no espaço. Utilizados como
corrente. Velocidade de transporte 0,6 até 0,9
meio de alimentação de volumes em locais de
m/seg.
trabalho em oficinas e linhas de montagem, por
exemplo.
O fluxo de carvão, dependendo do tamanho do
transportador, é de 80 até 100 t/h. Comprimento
II.1.6. Transportadores Raspadores
do transporte até 200 m (com acionamento nas
São constituídos de Chapas ou ripas raspadoras,
duas extremidades). A construção de calhas
fixadas em correntes de um ou dois ramais,
proporciona a possibilidade de transportar e dirigir
empurram para frente pequenos montes de
a máquina para a mineração (cortadeira, plaina
material em calas fixas de madeira ou de chapa
para carvão).
de aço, horizontais ou levemente inclinadas. Os
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42
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Corrente de raspadeira simples e dupla para
inversão através de dispositivos tensores de eixo
suporte deslizante DIN 8177 (corrente articulada
com ou sem molas.
em aço com garras de arrasto).
Potência
II.1.7. Transportador de Corrente de Tigelas
Contrariamente
ao
que
acontece
requerida
no
eixo
motor,
aproximadamente (segundo a DIN 22200).
com
o
transportador raspador, aqui uma corrente de um
São utilizados para transporte de farinhas, açúcar,
ou dois ramais com dispositivos de arrasto muito
cimento,
aproximados entre si é movimentada para frente
oleosas, cereais, produtos químicos. Não operam
numa tigela fechada a uma baixa velocidade de
bem com materiais pegajosos, aglutinantes ou
0,3 m/seg.
que
carvão
possam
para
produzir
briquetes,
muito
sementes
atrito;
são
transportadores para cobertura de curtas e médias
No topo de descarga, o material transportado de
distâncias. Têm uma vantagem importante de não
granulação fina ou de granulação grossa em
produzir poeiras, porém seu desgaste é muito
mistura com o material fino cai sobre o ramal de
acentuado.
corrente de transporte e, em primeiro lugar, sendo
levado através de uniões transversais e depois
II.1.8. Hélices Transportadoras
por camadas do próprio material em movimento.
Nesse caso, o elemento transportador é uma
O
é
superfície helicoidal em chapa ou fita de aço
transmitido para as camadas superiores de
(raramente metal fundido) que gira ao redor de
maneira que todo o material vai caminhando. O
seu eixo, empurrando para frente o material que
transporte é horizontal e levemente inclinado, em
se encontra numa tigela ou num tubo.
movimento
das
camadas
inferiores
caso de curvas verticais e transportes verticais,
a) Transportador helicoidal com eixo giratório
são usadas conformações especiais de correntes
e tigelas. É possível carregamento e descarga em
vários locais.
Parafuso sem fim - pedaços de chapa em forma
circular, furadas e com o raio cortado são
Formas para a corrente e suas dimensões são
prensadas com um passo de rosca helicoidal e
dadas ou normalizadas pela DIN 15263
depois soldadas entre si e com um eixo tubular
(mais raramente, eixo maciço). No chamado
Acionamento e inversão através de rodas de
parafuso sem fim normal, a superfície helicoidal
corrente ou estrelas de corrente. As correntes
pode ser também laminada.
padronizadas correspondem a execuções de
estrelas segundo DIN 15266/69. Carcaça do
No parafuso sem fim achatado (para material em
acionamento e eixo, DIN 15264. Conexão com
pedaços), uma espiral em aço chato com braços
tigelas DIN 15265. Tensão das correntes na
se apóia num eixo de parafuso sem fim. Efeitos
especiais para misturar e movimentar através de
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43
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
palhetas reguláveis montadas no eixo, sendo que
granel do material y kp/m3 ou, então, densidade a
cada uma forma parte de um parafuso sem fim
granel: q t/m3 e grau de enchimento ϕ (de 0,15
normal e de um parafuso achatado: parafuso sem
com material pesado e de muito atrito até 0,45
fim misturador. Pinos de acionamento e de mancal
com material fluido, leve e sem atrito), o fluxo do
extremo
material
são
rebitados
no
eixo
tubular;
comprimentos acima de 2,5 até 3,5 m exigem
transportado
por
correspondentes
flanges.
Os
suspensos
transportador
de
parafuso sem fim horizontal normal
vm = D2 π s ϕ 60 n m 3/h
pinos de suporte intermediários ou segmentos de
acoplamento
no
suportes
na
tigela
São empregados para o caso de materiais em
proporcionam uma interrupção da superfície do
forma de pó, de granulação fina até materiais em
parafuso.
pedaços, para distâncias relativamente curtas
(dificilmente acima de 40 m), freqüentemente
Tigela e suporte - a tigela em chapa de aço deve
como
aderir com sua curvatura à superfície do parafuso
intermediário, em sentido horizontal ou levemente
(em caso contrário, há forte atrito e desgaste) e,
inclinado. Combinação do processo de transporte
em geral, tem paredes laterais retas que
e mistura. Transportes íngremes e verticais são
sustentam a tampa da tigela com os rebordos ou o
possíveis com construções especiais (tigela
ângulo do remate.
tubular, elevado número de rotações)
Utilização
de
mancais
como
transportador
Transportador tubular de rosca sem fim - no tubo
deslizamento, sendo que um mancal deverá
rotativo e apoiado em roldanas, está soldado
também absorver o empuxo axial que atua em
internamente um passo de rosca em aço chato. A
sentido
Pela
altura do passo a é pequena em relação ao
disposição, o eixo do parafuso sem fim está
diâmetro do tubo D (S/D 0,5), como também o
submetido à solicitação tratora. Guarnição do eixo
numero de revoluções para evitar que o material
no suporte terminal antes da parede frontal da
revolva com o tubo. Também o grau de
tigela por meio de gaxetas, enquanto o suporte do
enchimento diminui com respeito ao transportador
acionamento em geral tem a forma de flange.
de rosca sem fim para mais ou menos a metade.
ao
do
rolamento
ou
ou
contrário
de
alimentador
transporte.
Entretanto, o efeito de mistura é satisfatório e
Acionamento pela transmissão intermediária do
ainda existe a facilidade de aquecimento ou
motor elétrico, atualmente se utilizam muito os
refrigeração do material durante o processo de
motores com caixa de engrenagens.
transporte.
Dados de construção e de cálculo. Com o
II.1.9. Transportadores Oscilantes
diâmetro do parafuso sem fim D m, altura do
Uma calha (ou tubo) horizontal ou levemente
passo
rpm
inclinada tem um movimento de vaivém. No
(dimensões: DIN 15261 e tabela 31), peso a
movimento de ida, são transmitidas para o
s
m,
número
de
rotações
n
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44
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
material a ser transportado as forças inerciais que
ligada (mais raro, com mecanismo de biela-
o transportarão mais adiante durante o movimento
manivela curva ou came de disco ovalado).
de retomo da calha.
Execução do movimento com número baixo de
a) Calhas Vibratórias
cursos (n = 50 até 100 cursos duplos/min), mas
Princípio do transporte - O material a ser
cursos relativamente grandes (300 até 120 mm).
transportado, que se encontra na calha envolvida
num movimento irregular de vaivém, é acelerado
A forma depende muito da utilização: as calhas
constantemente no movimento de ida e carregado
vibratórias para a mineração se compõem de
até ser imobilizado pelo atrito estático (coeficiente
segmentos individuais de calha com 3 m de
de atrito µ r).
comprimento (perfis de planos inclinados: DIN
20900; parafusos para planos inclinados: DIN
A partir deste ponto e durante o movimento de
20903) para comprimentos de ramais até 200 m.
retomo, o material impulsionado pela sua própria
Cada seção tem um eixo de roda motriz ou está
energia cinética desliza até que esta fique
apoiada num assento esférico (eixos de roda
consumida pelo atrito de deslizamento (coeficiente
motriz,
de atrito µ gl).
acionamento no ponto de descarga atua por
largura
de
bitolas:
DIN
20909).
O
choque sobre o eixo da calha ou de forma bilateral
Processo de aceleração. A força de apoio
(acionamento
geminado);
motores
a
ar
constante que o material exerce sobre a calha
comprimido para calhas: DIN 20905. Fluxo de
proporcional durante a ida a aceleração a1 ≤ g µ
material transportado até 200 t/h; vantajoso
r, (g aceleração de gravidade); a força de apoio
quando horizontal ou inclinado (0o
variável, através do levantamento da calha na ida
inclinação).
até 25o de
e a descida da calha na volta, proporcional a uma
maior aceleração na ida a1’ = gµ r/(1-.µ r tan β). O
Calhas vibratórias curtas como alimentadores de
processo de aceleração com os dois tipos de
empuxo no esvaziamento de depósitos: calha
apoio pode ser executado também com uma
larga levemente inclinada no sentido do transporte
posição inclinada da calha.
(-5 até -l5o), apoiada em polias de suporte,
suspensa e oscilante.
A Produção do movimento da calha vibratória é
feita através de motores a êmbolo de ar
Atuação do acionamento, na maioria dos casos
comprimido ou por meio de acionamento de motor
central, na extremidade de descarga da calha.
elétrico com a transformação de um movimento
rotativo uniforme no movimento irregular de
Apropriada, em geral, para material a transportar
vaivém requerido através do mecanismo de
em pedaços, de pequenos a grandes, mas
manivela com biela curta (λ= r/l = 0,45 até 0,2) ou
também para material que provoca muito atrito.
de um par de rodas dentadas elípticas com biela
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45
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b) Calhas Oscilantes
de oscilação de duas massas que pode ser
Princípio do transporte. A calha, em forma de
acionado próximo da ressonância. Através da
tigela ou tubo, é movimentada com oscilações
regulagem de deslizamento dos motores por meio
rápidas e de pequena amplitude para frente e para
de transformadores de regulação trifásicos ou
o alto e para trás e para baixo. A ida e a volta do
tiristores, pode-se conseguir uma regulagem
movimento de oscilação oblíquo e, no caso ideal,
simples da amplitude e, portanto, do fluxo de
sinusoidal, têm a mesma duração. O material a
material transportado durante o funcionamento.
granel que se encontra no interior da calha recebe
portanto um movimento fluente.
Acionamento através de vibrador eletromagnético.
Nesse caso, o rotor de um eletroímã tem união
Tipos de acionamento – Acionamento forçado
fixa com a calha, enquanto o corpo da bobina que
através de eixo de manivela com relação de biela
tem uma massa livre é acoplado através de molas
pequena (λ= r/ l ) = 0,1 até 0,01), amplitudes de
de compressão protendidas com a massa útil
15 até 3 mm, e freqüências f de 5 até 25 Hz.
(rotor, calha, material a granel). Como a força
Elementos
ou
eletromagnética é proporcional ao quadrado da
borracha) para que a freqüência própria do
corrente, uma tensão alternada de 50 Hz produz
sistema se mantenha próxima à freqüência de
uma freqüência da calha de 100 Hz, que serve
regime, para que a energia para a manutenção da
para acionar calhas menores.
elásticos
suplementares
(aço
oscilação continue reduzida (freqüência de regime
10% menor que freqüência de ressonância). Pode
Os modelos maiores são acoplados através de um
ser alcançada uma velocidade de transporte de
retificador de uma altemância, de forma que a
0,4 m/seg.
calha oscila com 50 Hz. Amplitudes de 0,05 até 1
mm. Variação simples da amplitude e, portanto,
Acionamento por energia cinética, através de
da velocidade de transporte também durante o
massas centrífugas da mesma grandeza e
funcionamento por meio de reguladores de tensão
sentidos opostos, deslocados entre si de l80~.
intercalados. Velocidade de transporte até 0,12
Assento da calha em molas laminares ou
m/seg.
helicoidais,
também
assento
em
molas
de
borracha ou suspensão com molejo; amplitudes 5
O apoio das molas de guia não influencia a
até 0,5 mm; freqüência 15 até 30Hz (modelos
freqüência da calha; entretanto estabelece a
menores até 50 Hz). Velocidade de transporte até
trajetória do movimento. A calha também pode
0,25 m/seg.
ficar
suspensa
ou
apoiada
por
meio
de
amortecedores de borracha ou molas helicoidais.
Quando os motores centrífugos não estão bem
unidos à calha, mas apenas ligados a estas
São empregados no transporte de materiais a
através de molas com curvas características
granel em pedaços ou com granulação de fina a
fortemente progressiva, produzir-se-á um sistema
grossa, mesmo quando se trata de matérias
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46
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
minérios 45o , sais 50o, materiais em pó 60o.
mecânicas ou quimicamente corrosivas (calha ou
seu revestimento em aço inoxidável, borracha,
material plástico), para distâncias curtas até 30 m
Formas de calhas fixas para a mineração: DIN
com uma unidade; distâncias maiores: várias
20902.
calhas individuais enfileiradas; sentido horizontal,
levemente
inclinado.
Fluxo
de
material
Nos planos inclinados curvos ou helicoidais,
transportado até 1000 t/h; como calhas para
prevê-se uma linha helicoidal para a trajetória do
esvaziamento de depósitos, calhas de descarga e
centro de gravidade dos pedaços de material
calhas de dosagem. O processo de transporte
transportado. Fundo da calha de forma circular,
provoca um desgaste mínimo da calha e requer
elíptica ou parabólica. Calhas helicoidais abertas
pouca potência.
com coluna central para pacotes e sacos;
fechadas, em segmentos tubulares de 850 até
Execuções especiais. Calhas oscilantes com
1450 mm de diâmetro, e embutidas para
acionamento de movimento forçado ou centrífugo,
transporte em descida de carvões e minérios
ou duas calhas oscilando em vaivém para
extraídos a céu aberto (de 1,5 m/seg, até 350 t/h
equilíbrio das massas. Para o transporte vertical,
de carvão com diâmetro externo de 1250 mm).
transportadores
oscilantes
helicoidais
que
proporcionam o transporte dirigido de partículas
Tubos de descida telescópicos para materiais a
extraviadas até as máquinas beneficiadoras ou
granel (em depósitos, em navios).
empacotadoras.
b) Pistas de rolos
II.1.10. Transportadores por Gravidade
Num quadro de aço chato ou angular estão
dispostas
sucessivamente
as
polias
de
a) Planos inclinados fixos
sustentação com eixos fixos. Dimensões: DIN
Calhas abertas ou fechadas (planos inclinados,
15291.
calhas
o
rolamentos esféricos: 2% até 5%. Os quadros têm
transporte para baixo em sentido vertical ou
um comprimento de 1 m até 3 m, sobre cavaletes
inclinado de mercadorias a granel ou mercadorias
de altura regulável ou com assento fixo, e são
em pedaços por meio de pistas individuais ou
unidos para formar uma pista. Composto de
múltiplas, retas ou curvas.
curvas, desvios, mesas giratórias e levadiços de
inclinadas,
tubos)
proporcionam
Desnível
requerido
com
polias
de
passagem. Transporte com descida vertical com
A inclinação necessária 8 é maior que o ângulo de
pista de rolos helicoidais.
atrito q,- do estado estacionário entre a calha e o
material (tan qr=µ r). Utilização prática de
Com transportes a maiores distâncias, impulso
desníveis para calhas retas em chapa de aço:
adicional para o material em pedaços através de
o
o
Cereais 30 até 35 , sacos 25 até 3O , carvão,
polias movidas (acionamento a corrente).
dependendo do tamanho dos pedaços, 30 até 400,
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47
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Tipo de construção leve para pistas de rolos:
especial).
pistas de rolos de disco ou de roletes. São
formadas por rolos de disco com rolamentos de
Ambos os processos são apropriados para
rolos que giram sobre eixos finos montados no
materiais a granel em pó, granulados ou em
quadro.
pedaços pequenos. Além do transporte aéreo
pneumático (transporte por corrente fraca), o
Mesas esféricas para o transporte manual rápido
transporte pneumático de corrente densa está se
de materiais em pedaços num plano horizontal. As
tornando bastante importante.
esferas assentam-se em taças, por sua vez,
apoiadas em esférulas.
Instalações de transporte com aspiração de ar.
Carregamento do material através de um bocal
Grande variedade de emprego para materiais em
aspirante; continuação do transporte na tubulação
volumes sobre chão plano, por exemplo, pacotes
(peças intermediárias flexíveis, articulações) até o
e caixas no transbordo de mercadorias em
coletor. Neste ponto, o material transportado se
armazéns e depósitos. Em usinas, especialmente
deposita. Para um transporte mais ou menos
em fundições, para o transporte de peças.
satisfatório de um material a granel, é muito
importante sua velocidade de suspensão, o que
II.1.11. Transporte por Corrente de Ar
significa a velocidade do ar suficiente para manter
Para o transporte pneumático de partículas de
em suspensão as partículas numa corrente de ar
material do ponto de abastecimento até o ponto
vertical (depende da forma das partículas, de seu
de descarga, precisa-se de uma velocidade
tamanho, seu peso e também do ar). A velocidade
mínima do ar na tubulação de transporte. Existem
do ar, necessária ao processo de transporte, está
dois tipos de transporte, dependendo da origem
em torno de 20 a 40 m/seg.
da corrente de ar transportadora:
A energia necessária e elevada: por exemplo, um
Transporte em corrente de ar aspirado: bomba de
elevador de cereais que aspira 40 t/h através de
ar no fim do trecho de transporte; transporte a
um tubo com um diâmetro de 120 mm até uma
partir de vários pontos de alimentação até o ponto
altura de 20 a 25 m (breve trecho de transporte
de recolhimento.
horizontal), a energia requerida é de mais ou
menos 1 kWh/t no eixo motor da bomba.
Transporte por ar comprimido: introdução de ar
comprimido no começo do trecho de transporte;
Portanto, utiliza-se apenas quando prevalecem as
transporte a partir de um ponto de descarga até
vantagens deste processo: grande adaptabilidade,
vários pontos de distribuição.
deslocamento fácil, pouco espaço ocupado pelas
tubulações, trabalho suave e isento de pó,
As instalações de aspiração e de ar comprimido
arejamento (cereais) e refrigeração do material
podem também ser ligadas em série (caso
transportado
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48
(produtos
químicos),
dispensa
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
trabalho de recuperação (possibilidade de recolher
fábricas de cimento, nas usinas para transportar
todos os restos). Distâncias de transporte com
carvão em pó, em fábricas de produtos químicos.
comutação até 350 m; alcance de transporte até
Em subterrâneos para terraplanagem pneumática.
alturas de 25 m; fluxo de material transportado por
tubulações, especialmente os cotovelos, são
grandes elevadores de cereais 150 (até 500) t/h
expostas a grande desgaste. Elevado consumo de
por unidade.
energia.
Instalações para transporte com ar comprimido.
Transportador pneumático de calhas: material em
No ponto de alimentação, o material a transportar
pó ou de granulação muito fina é levado a
é entregue a um fluxo de ventilador ou de ar
escorrer pela imissão de ar de uma ventoinha ou
comprimido. Vedação contra o ar externo através
de gás inerte através do fundo poroso e
do próprio material transportado ou, então, através
levemente inclinado da calha. Inclinação da calha
de uma roda de cubos.
de 2 a 4o; pressão do ar de 100 até 300 mm
coluna d’água; fluxo de material transportado 15
Quando o material é em pó, costuma-se intercalar
até 100 t/h com largura da calha entre 125 e 500
uma rosca sem fim de compressão rápida.
mm.
Alimentação com o material também através de
um sistema de eclusas de várias câmaras.
II.1.12. Transporte por Corrente D’Água
Descarga
O material é movimentado pela água em calhas
da
tubulação
de
transporte
nos
separadores que possuem, em baixo, tubulações
abertas,
levemente
inclinadas:
processo
de
para a saída do material e, em cima, aberturas
lavagem; sustentação e transporte pela água sob
para o escape do ar.
pressão em tubulação fechada e por qualquer
distância; transporte com água sob pressão:
Gerador de ar comprimido: ventoinhas até 300
recolhimento através do tubo aspirante de uma
mm coluna d’água (exaustores para o transporte
bomba e movimentado através do tubo de
de cereais até 100 m); compressor de êmbolo
impulsão: transporte hidráulico combinado de
rotatório 0,3 até 0,8 at ef (para instalações
aspiração e impulsão.
normais de ar comprimido até 100 t/h para
distâncias até 500 m); com material em pó e rosca
A Remoção das cinzas por lavagem nas caldeiras
sem
ar
da usina: as cinzas são aspiradas debaixo do funil
comprimido de 0,3 até 3 at ef segundo a distância
para cinzas com água sob pressão no ejetor, e a
(até 1500 m, até 100 t/h); tomada da rede de ar
mistura de água e cinzas é depositada na calha
comprimido
com
de lavagem (Rothstein, Diissetdorf). Remoção das
estrangulamento para 2,5 até 3,5 at ef para
cinzas da água sob pressão através do ejetor e da
instalações de terraplanagem pneumática.
tubulação hidráulica
Utilização. No interior de silos para cereais; nas
Transporte com água sob pressão de carvão fino
fim
de
de
compressão:
4,5
até
pressão
6
at
do
ef,
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49
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
ou em pedaços pequenos por grandes distâncias
Pode ser previsto sensoriamento dos parâmetros
(por exemplo, até 170 km) em tubulações
e
ascendentes de poços. Sistema também adotado
elementos de desgaste, através de análise de
para o transporte de calcário bruto e argila moídos
espectros para determinação de esquema de
do
previsão de troca dos componentes.
ponto
de
beneficiamento;
com
extração
até
o
economicamente
aproveitamento
de
ponto
de
análise
para
utilização
econômica
dos
interessante
declives
naturais.
Pela inspeção e manutenção periódica preventiva,
Alimentação de material já na forma de mistura do
adota-se um período e, através de análise dos
material com água no tubo de sucção da bomba
parâmetros obtidos em inspeções executadas de
centrífuga de transporte ou imissão na tubulação.
forma
Separação do material e da água na saída na
regulagens, lubrificação no equipamento.
programada,
executam-se
ajustes
e
bacia de decantação.
É sempre recomendável obter um espectro do
As dragas aspirantes sugam o material através do
funcionamento de motores, vibradores, caixa de
funil de sucção da tubulação aspirante situada
mancais,
obliquamente no fundo da draga (água por
acompanhamento futuro. O melhor padrão para o
material 6 : 1 até 3 : 1); a mistura atravessa a
funcionamento é aquele: produto de informações
bomba centrífuga de transporte, sendo depositada
do fornecedor do equipamento e a melhor
em chatas ou na terra firme através da tubulação
performance
hidráulica. Distribuição da mistura também em
maximizado o volume transportado e minimizado
compartimentos de carga de navios.
os desgastes dentro dos limites e
redutoras,
obtida
e
outros
com
para
um
funcionamento,
condições
seguras.
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
é
O controle do funcionamento com medidas e
imprescindível um bom esquema de manutenção
sensores podem servir num eficaz esquema de
para garantia da confiabilidade operacional, uma
manutenção, que poderá evitar paradas de
vida útil econômica e, principalmente, garantia de
produção.
segurança operacional.
sensores adequadamente instalado poderá alertar
Em
todos
os
tipos
de
transportadores,
Muitas
vezes,
um
esquema
de
quanto ao tempo e condições seguras de
A
limpeza
e
importantíssimas.
recomendáveis
são
operação do equipamento, permitindo, por outro
técnicas
mais
lado, uma estimativa sobre a vida útil de
conservação
desses
componentes e quando devem sofrer reparos,
lubrificação
As
para
periódica
regulagens e troca.
equipamentos são: controle dos parâmetros
operacionais e acompanhamento da vida útil dos
Um
elementos.
dos
problemas
mais
freqüentes
nos
transportadores são: vazamento de resíduos pela
carcaça; alta temperatura devido à reação do
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
50
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
próprio material com o ambiente, por exemplo,
procedimento relativamente pouco oneroso e traz
absorção de umidade; reações químicas que
ótimos resultados).
acontecem no interior dos transportadores e a
deposição de resíduo em palheta de bombas
Nos transportadores de canecas ou baldes:
rotores, carcaças dos transportadores de canecas,
travamento por falha na coleta ou descarga de
nas correias transportadoras, entre outros.
materiais; desgaste dos elos e canecos; desgaste
de carcaça com vazamento de resíduo; ruído
Uma boa recomendação para o setor de
anormal por contato de elementos devido a
manutenção pode ser o controle do consumo de
desalinhamentos
energia elétrica dos motores. Uma vez que se
carcaça tambores, rolamento e eixo.
com
desgastes
de
guias,
monte um gráfico estatístico de controle dos
parâmetros
diversos
dos
transportadores,
Contaminação de óleo dos mancais e caixa
qualquer alteração anormal da corrente elétrica
redutora; falta de lubrificação dos elos da corrente;
dos motores indica que algo não vai bem.
desalinhamentos, muitas vezes, com desgaste de
guias e demais componentes do transportador.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
As falhas mais comuns que podem ocorrer nos
O acidente mais grave que pode ocorrer com um
transportadores são:
transportador desse tipo, é a quebra da corrente
em funcionamento. Nesse caso, a recuperação é
rasgamento
custosa e demorada. Também nesse caso, a
normalmente por entrada de objeto estranho
limpeza do material e a reposição do sistema são
(metálico) junto com os resíduos, travamento,
sempre
queima da própria correia; contaminação do óleo
perigoso.
Correias
transportadoras
-
um
serviço
delicado,
demorado
e
do carter dos redutores; queima de motores por
sobrecarga do sistema; travamento de roletes por
Nos transportadores helicoidais: os grandes
falha de lubrificação e falta de raspadores;
problemas são sempre devido ao alinhamento e à
desgaste
desviadoras,
lubrificação inadequada do conjunto. É comum o
tubulações e guias (é interessante prover as
desgaste da carcaça e da própria rosca, além de
conexões de desvios, com as chamadas caixas de
travamentos
pedra.
intermediários (esses mancais são de difícil
e
furos
nas
caixas
constantes
dos
mancais
acesso e o lubrificante é contaminado com
freqüência).
As caixas de pedra são espaços reservados para
deposição de parte de material num ponto crítico
da rota do material, ponto de queda e de desvios,
Podem ocorrer avarias no motor e queima de
onde é possível, com o próprio material, se
motor, devido à sobrecarga por travamento de
protegerem as partes metálicas. Esse é um
rosca quebra ou empeno do eixo central. As
caixas redutoras devem ter uma atenção especial,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
51
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
devido ao ambiente e a características do serviço
transportada. Normalmente, a vida útil média
e sua localização.
estabelecida pelo fornecedor deve ser observada.
Nos
transportadores
Nesses
Acima de tudo, a vida útil dos transportadores de
equipamentos, tem-se desgaste do piso das
resíduos depende da qualidade do projeto do
calhas por desgaste de atrito com o material
sistema, isto é, da sua adequação, bem como da
transportado (é bom que sejam projetadas chapas
maneira que é operado e da qualidade da
de desgaste com facilidade de troca), e a
manutenção e a operação dentro dos limites
desregulagem de vibradores também é uma
impostos. Em média, pode-se, a título de
causa
indicação, sugerir alguns parâmetros de vida útil:
de
oscilantes
emergências
(periodicamente,
-
nesses
tem-se
que
sistemas.
regular
o
Máquinas para transporte sem trilhos e
funcionamento desses vibradores/osciladores).
veículos para transporte com
comando
Nos transportadores por gravidade: o desgaste
manual: Depende muito do modo de operar da
de
obediência ao limite de carga dos carros. Pode-se
segmentos
é
geralmente
a
causa
de
vazamentos que devem ser corrigidos.
dizer que, em função disso, a vida útil de alguns
desses veículos é baixíssima durando, às vezes,
Nas Instalações pneumáticas e Hidráulicas de
apenas uma campanha de operação de 1 a 2
transporte: a ocorrência mais comum é o
anos (caso dos carrinhos e carros de comando
entupimento de tubulação por insuficiência de
manual).
pressão de ar ou água, desgaste e vibração
excessiva
dos
e
Os veículos motorizados, por sua vez, têm sua
com
vida útil limitada em função dos custos de
vazamento ou entupimento. Quanto a alguns
manutenção do veículo. Com o passar dos anos,
resíduos especiais, cuidados têm que ser tomados
se torna inviável manter o carro em operação pelo
com relação ao perigo de explosão e incêndio.
seu conseqüente
compressores,
rotores
desgaste
de
de
bombas
tubulação
alto custo de manutenção e
obsolescência. Em média, em alguns trabalhos,
Da
mesma
forma
nos
transportadores
considera-se uma vida útil entre 10 e 20 anos.
descontínuos: os cuidados são, em geral, os
mesmos, acrescentando um maior cuidado com a
Tratores
-
Gruas
-
Pontes
Rolantes
e
segurança por se tratar, muitas vezes, de cargas
Empilhadeiras: seguem o padrão normal de
suspensas. Há, muitas vezes, riscos de acidentes.
equipamentos industriais em geral. Têm vida útil
de 15 a 20 anos em média. Existem muitos
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
equipamentos desses operando a mais de 30
A vida útil desses equipamentos varia muito de
anos com desempenho satisfatório, mas os custos
acordo com a classe de utilização e a carga a ser
de manutenção crescem proporcionalmente à
idade da máquina.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
52
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os transportadores contínuos: têm desgaste
que seu desgaste é relativamente maior pelo
proporcional ao tempo que operam durante uma
contato entre o material transportado, muitas
jornada do dia, acentuados quanto ao nível de
vezes, pós agressivos (corrosivos e abrasivos),
carga e do tipo de resíduo transportado. Em
em contato com tubulação, rotor de bombas, entre
média, podemos considerar a vida útil sendo
outros.
afetada em torno de 30 % a 50 % em função do
tempo contínuo de operação, isto é, redução de
A vida útil desses equipamentos, em média, pode
30 % na vida útil do conjunto que opera durante
ser considerada como 40.000 a 50.000 horas de
mais de 12 horas/dia e mais 50 % de redução se
operação.
operam o tempo todo ininterruptamente.
REFERÊNCIAS
As correias transportadoras: para sistemas
[1] Dubell – Manual do Engenheiro.
operando em condições normais de operação e
manutenção
com
materiais
normais
não
[2] Notas de aula e curso para operadores e
agressivos, abrasividade média e operação em
técnicos de manutenção da COSIPA, Apostilas de
torno de 8 horas/dia, sua vida útil, em média, pode
manutenção em sistemas de transporte de
ser considerada de 50.000 a 80.000 horas, ou
materiais em usinas siderúrgicas.
seja, os transportadores de canecos, tigelas
raspadores,
as
roscas
helicoidais,
calhas
[3] L.A.F Bauer – Materiais de construção
transportadoras e demais equipamentos desse
tipo, se bem cuidados, podem chegar a 100.000
[4] W. Pfeil – Estruturas de aço.
horas.
[5] E. Cometta – resistência dos materiais.
Acima desse número de horas, o melhor é
reformar totalmente a máquina, que já deve estar
toda remendada e com desgastes acentuados na
estrutura e componentes de tração (é conveniente
com bastante antecedência programar a sua troca
ou, em alguns casos, é conveniente ter unidades
de by-pass, isto é, enquanto uma opera a outra
está em manutenção.
Instalações Pneumáticas e Hidráulicas de
transporte: Esses equipamentos, sob o ponto de
vista de vida útil média, são similares a outros
sistemas, tais como sistema de bombeamento em
tratamento de águas, dragagem e outros. Se bem
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
53
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Resíduo Nuclear
RESUMO
extremamente
A operação de usinas nucleares gera rejeitos
condições
classificados como de baixa, média e alta
sendo que alguns deles não estão cominados à
atividade. Os rejeitos de baixa e média atividade
grande
são compactados dentro de tambores de aço de
recomenda-se uma vida útil de 40 anos.
rigorosos.
operativas
freqüência
Considerando
desses
de
as
equipamentos,
utilização
“in
loco”,
200 litros e transportados para depósitos iniciais
dentro das instalações das usinas, junto a edifício
I. INTRODUÇÃO
auxiliar do reator. A movimentação desses
A operação de uma usina nuclear gera rejeitos no
tambores é feita por controle remoto, com o uso
processo, classificados como de baixa, média e
de
alta atividade. Os de baixa e média atividade
um
vagonete
elétrico.
Os
elementos
combustíveis usados nas usinas nucleares não
consistem
em
papéis,
papelões,
plásticos,
são considerados resíduos de alta atividade do
vestimentas, panos de limpeza, resíduos do filtro
ponto de vista econômico, pois ainda contém
de pré-aquecimento, lama dos tanques de
grande quantidade de matéria fissil, que podem
armazenagem dos efluentes líquidos e resinas.
ser reciclados para uso em reatores comuns. Os
elementos combustíveis são transportados sob
Os rejeitos de baixa e média são compactados
imersão em vagonete motorizado (Fuel Transfer
dentro de tambores de aço de 200 litros e
System),
inoxidável
transportados para depósitos iniciais dentro das
acondicionados em “racks” dispostos em tubos de
instalações das usinas, junto ao edifício auxiliar do
aço
com
reator. A movimentação desses tambores é feita
interfaces de revestimento na liga boro-alumínio,
por controle remoto com o uso de um vagonete
e armazenado numa piscina, dentro do edifício do
elétrico.
fabricados
inoxidável
em
austeníticos
aço
tipo
308,
reator. Esta piscina é feita em concreto armado
com paredes de 25 cm de espessura e 12 metros
O depósito inicial é protegido por paredes de
de profundidade, revestida com chapas de aço
concreto, capacitado a armazenar rejeitos de
inoxidável austenítico com espessura de ¼ de
baixa e média densidade por um período de 3
polegada e mantida cheia com uma solução de
anos. A partir desse prazo, esses rejeitos perdem
água borada dentro do edifício do reator e
consideravelmente sua ação radioativa e são
manipulado através de ponte rolante. A vida útil de
transferidos
um equipamento é em função de uma utilização
continuamente monitorados, até que, no futuro,
correta, freqüência de uso e de um bom programa
sejam deslocados para um depósito definitivo,
de manutenção. Os programas de manutenção
conforme norma da Comissão Nacional de
em centrais nucleares em via de regra são
Energia Nuclear.
para
depósitos
intermediários
•
Esses depósitos são construídos em concreto
NBR 11174 – Armazenamento de resíduos
armado com paredes de 40 cm de espessura,
perigosos classe II (não inertes) e classe II
com pressão interna inferior
(inertes);
à
atmosférica
•
(pressão negativa) para evitar a contaminação do
ambiente externo em caso de vazamento. Os
NBR
12235
–
Armazenamentos
de
resíduos perigosos;
•
refeitos de baixa atividade podem ser revistos
CNEN (Comissão Nacional de Energia
após algum tempo para que possam ser
Nuclear)
reaproveitados, caso seja verificada a ausência de
manipulação e transporte.
5.01
–
Armazenamento,
contaminação radioativa.
II. CARACTERISTICAS
Do ponto de vista econômico, o combustível gasto
contém uma quantidade suficiente de material
II.1. ARMAZENAMENTO DOS REJEITOS DE BAIXA
fissil para garantir o reprocessamento químico
E MÉDIA ATIVIDADE
para eliminar os produtos da fissão e preparar o
Os rejeitos de baixa e média atividade são
urânio e o plutônio remanescente para reciclagem,
acondicionados em tambores de 200 litros
para uso em reatores comuns. Portanto, os
fabricados
elementos combustíveis, após passarem pelo
revestidos externamente com tintas à base de
processo de fissão no reator, embora altamente
resinas poliester através de processo eletrostático,
radioativos,
armazenado em galpões dispostos em paletes.
não
são
considerados
resíduos
em
aço-carbono
sem
costura,
sólidos.
As resinas e lama dos tanques de armazenagem
Os
elementos
combustíveis
usados
são
dos efluentes líquidos são encapsuladas nos
acondicionados em “racks” de aço inoxidável, o
tambores
qual é armazenado num reservatório, contendo
vermiculita.
uma solução de boro, nas centrais nucleares,
vestimentas, panos de limpeza são compactados
dentro do edifício do reator.
e encapsulados nos tambores.
As normas técnicas de referencias aos processos
Os depósitos são construídos em concreto
são:
armado com paredes de espessura de 40cm e
•
preenchidos
Os
papéis,
com
argamassa
papelões,
de
plásticos,
NBR 10344 / 1988 – Sistema de manuseio
mantidos à pressão inferior à atmosférica por
e
sistema de despressurização, objetivando prevenir
armazenamento
de
elementos
combustíveis em instalações nucleares.
a
Fixa as condições do projeto de sistema e
eventualidade de ocorrer algum vazamento nos
manuseio
tambores.
e
o
armazenamento
de
contaminação
do
meio
ambiente
na
outros
A adoção do concreto armado na construção dos
componentes do núcleo do reator de
depósitos é em função de o material oferecer
pesquisa e potência;
excelente resistência à absorção de impactos e
elementos
combustíveis
e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
55
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
agentes químicos, propiciando maior durabilidade
coluna de pastilhas de dióxido de urânio (UO 2),
e facilidade para efetuar manutenções.
com 530 quilos de urânio enriquecido.
No Brasil, a partir de estudos iniciados em 1978, a
Os elementos combustíveis usados de alta
CNEN definiu cinco regiões de interesse para a
atividade são transportados sob imersão em
instalação de depósitos de rejeitos de baixa e
vagonetes motorizados (Fuel Transfer System),
média
fabricados em aço inoxidável austenítico pela
atividade.
São
áreas
com
índices
pluviométricos inferiores a 1000 milímetros por
ano,
densidade
demográfica
inferior
a
empresa Westinhouse.
35
habitantes por quilometro quadrado e pouco uso
O combustível usado de uma usina nuclear é
de terra. Os rejeitos radioativos gerados nos
acondicionado em “racks” dispostos em tubos de
últimos 40 anos no Brasil, além daqueles rejeitos
aço
referentes às usinas nucleares, são pertencentes
interfaces de 40 mm de espessura na liga boro-
ou supervisionados pela CNEN em quatro estados
alumínio e armazenado numa piscina, dentro do
da federação.
edifício do reator e manipulados por meio de
inoxidável
austeníticos
tipo
308,
com
ponte rolante.
Cabe ressaltar que o problema da destinação final
dos rejeitos nucleares, de baixa e média atividade,
Essa piscina de combustível usado é feita em
está equacionado em nível mundial, dispondo-se
concreto armado com paredes de 25cm de
de processos seguros para seu controle e
espessura e 12 metros de profundidade, revestida
estocagem, até que deixem de oferecer maior
com chapas de aço inoxidável austenítico com
risco ao meio ambiente.
espessura de ¼ de polegada e mantida cheia com
uma solução de água borada. Essa solução atua
II.2. ARMAZENAMENTO DO REJEITO DE ALTA
com barreira de proteção contra radioatividade.
ATIVIDADE
O rejeito de alta atividade é gerado pelo processo
Os radionuclídeos, que escapam dos elementos
de fissão do elemento combustível no reator. O
combustíveis usados, são capturados por filtros
elemento combustível é composto por um feixe de
durante a recirculação da água por circuitos de
varetas (15x15/225 tubos) combustíveis, cuja
resfriamento. As piscinas das usinas nucleares em
estrutura é mantida rígida e eqüidistante por
geral são para armazenar todo o combustível
reticulados chamados "grades espaçadoras", para
usado durante a vida útil dessas usinas.
circulação do líquido refrigerante. A vareta, de
4,40 metros de comprimento e 10,76 milímetros
A troca dos elementos combustíveis no reator
de diâmetro, constitui-se de tubo de uma liga
normalmente é feita em um período que pode
metálica
estanho
variar entre 12 e 18 meses, um terço dos
denominado zircaloy 4, dentro do qual há uma
elementos combustíveis é trocado no núcleo do
especial
de
zircônio
e
reator. Embora altamente radioativos, esses
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
56
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
elementos usados não são considerados resíduos
empregada em fase experimental em duas usinas
sólidos, pois ainda contêm grande quantidade
nucleares na França e uma no Canadá.
combustível de alto valor econômico, com cerca
de 43% de produtos para fissão, podendo passar
As
por um processo de reciclagem para uso em
equipamentos são a WESTINGHOUSE, ROGER,
reatores
PWR,
comuns
(capazes
de
utilizarem
combustível misto, com dióxido de urânio e
principais
DAVY
empresas
BEMAG,
fabricantes
BALCKE
de
DUERR,
BARDELLA, CONFAB, COBRASMA, entre outras.
plutônio) ou nos reatores rápidos a plutônio,
denominados de “fast breeders”, existentes na
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
França e no Japão e ainda em fase de
Para os equipamentos destinados ao manuseio
consolidação tecnológica.
dos rejeitos de baixa e média atividade, as
manutenções preventivas aplicadas são:
•
Até que se estabeleça uma política nacional para
destinação desses combustíveis usados, eles
Monitoramento do estado de conservação
dos tambores;
•
permaneceram nas piscinas de resfriamento das
usinas nucleares.
O vagonete elétrico para movimentação,
sofre troca das mangueiras do sistema
hidráulico; lubrificação e verificação do
Os equipamentos destinados ao manuseio dos
sistema de transmissão.
elementos combustíveis e produtos da fissão
(rejeitos de alta atividade) são:
Para os equipamentos destinados ao manuseio
•
Pontes rolantes convencionais;
dos rejeitos de alta atividade (produtos da fissão),
•
Vagonetes de transporte de elementos
as
combustíveis.
transferência de combustível e produtos de fissão,
pontes
rolantes,
vagonete
de
troca
e
as manutenções aplicadas são, respectivamente:
A
deposição
de
rejeitos
radioativos
•
não
Lubrificação dos rolamentos da ponte
descartáveis no meio ambiente é de competência
rolante e cabos de içamento da talha;
da Comissão Nacional de Energia Nuclear. Está
verificação dos contatores e comandos
em tramitação no Congresso Nacional um projeto
elétricos anualmente;
•
de lei que dispõe sobre a seleção de locais,
Substituição das mangueiras do sistema
construção, licenciamento, operação, fiscalização,
hidráulico; remoção dos sais de boro
responsabilidade civil e garantia dos depósitos de
precipitados nos componentes mecânicos
rejeitos radioativos.
e verificação do sistema de transmissão a
cada cinco anos.
Encontra-se em fase de desenvolvimento a
tecnologia de armazenamento a seco de rejeitos
Os “racks” não requerem qualquer tipo de
de alta atividade. Esta tecnologia está sendo
manutenção, uma vez que eles estão imersos em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
57
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
solução borada de pH neutro; portanto, não
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
sujeitos aos efeitos nocivos da corrosão.
A vida útil de um equipamento é em função de
uma utilização correta e de um bom programa de
Cabe também frisar que a utilização da ponte
manutenção.
rolante e vagonete motorizado (Fuel Transfer
System), seria destinados ao manuseio dos
Aspectos
elementos combustíveis novos e usados, se dá,
freqüência de uso e manutenções preventivas não
salvo raras exceções, na parada para troca dos
realizadas,
elementos combustíveis a cada 12 ou 18 meses, o
sensivelmente
que diminui sensivelmente o desgaste dos
equipamento.
como
a
por
a
atmosfera
de
trabalho,
conseqüência,
reduzem
vida
qualquer
útil
de
componentes dos respectivos equipamentos.
Nas
centrais
nucleares
os
equipamentos
As pontes rolantes e vagonetes destinados ao
destinados ao transporte, armazenamento e
transporte de rejeitos de baixa e média atividade
manipulação não estão sujeitos, de um modo
sofrem maior desgaste devido à maior freqüência
geral, a condições severas de operação.
de utilização dos respectivos equipamentos em
função de uma maior produção de rejeitos dessas
Alguns equipamentos utilizados na armazenagem
categorias nas centrais nucleares.
e manipulação dos rejeitos de baixa, média e alta
atividade nas centrais nucleares são também
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
utilizados nas indústrias de modo geral.
As manutenções corretivas nos equipamentos de
manuseio dos rejeitos nucleares são raramente
Um item que podemos analisar com maior
aplicadas, uma vez que as rotinas de manutenção
precisão são as pontes rolantes. Na indústria,
preventiva
podemos encontrar inúmeros casos em que o
são
extremamente
rígidas
e
freqüentes.
equipamento submetido a condições de utilização
muito mais severas em relação às centrais
As possíveis falhas estão relacionadas aos
nucleares proporcionou durabilidade superior a 25
componentes mecânicos dos vagonetes, como o
anos.
desgaste prematuro dos rolamentos e corrente de
transmissão devido ao acúmulo excessivo de
Na central nuclear Almirante Álvaro Alberto, em
precipitados, vazamento no sistema hidráulico.
Itaorna – Angra dos Reis, o reator de Angra I já
Caso ocorra uma dessas situações, a ação
está operando há 15 anos, e os equipamentos de
corretiva se manifesta em:
transporte, manipulação e armazenamento dos
•
Troca dos rolamentos;
rejeitos e elementos combustíveis novos e usados
•
Substituição da corrente do sistema de
encontram-se em perfeito estado de conservação.
transmissão;
•
Substituição das mangueiras e retentores.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
58
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Em função do exposto acima, sugerem-se os
seguintes valores para vida útil dos equipamentos:
Vida Útil
(anos)
Racks.
100
Vagonetes para manipulação de
rejeitos de baixa e média
30
atividade.
Vagonete para manipulação
elementos combustíveis novos e
45
usados.
Ponte Rolante para transporte e
manipulação dos elementos
combustíveis
45
Novos e usados.
Ponte Rolante para transporte e
manipulação dos rejeitos de baixa
30
e média atividade
REFERÊNCIAS
[1] Mello, J. C. et. al Introdução a Geração NúcleoElétrica, ELETROBRAS/CEMIG Belo Horizonte,
ano 1968.
[2] Murray, R. L. Energia Nuclear, Hemus Editora
Ltda, São Paulo, segunda edição ano 1978.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
59
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Balança para Veículos de Carga
RESUMO
Inicialmente,
A balanças rodoferroviárias são equipamentos
rudimentares de dois braços, onde, em um, se
destinados à medição de grandes valores massa,
colocava o peso padrão e, no outro, o objeto a ser
geralmente instaladas em portos, aeroportos
pesado. Posteriormente, estas balanças foram
rodovias e indústrias em geral, bem como
modernizadas sendo colocado em cada braço um
empresas atacadistas e mineradoras. Atualmente,
prato e, entre eles, uma marcação de zero (ponto
existem duas concepções básicas em uso, sendo
de equilíbrio).
foram
concebidas
balanças
que uma delas, as balanças mecânicas, está
sendo convertida e, portanto, modernizadas para
Outro tipo de balança tinha um dos seus braços
balanças eletrônicas. Nesta conversão, somente a
graduado no qual se posicionava um contrapeso
plataforma
As
que se contrapunha ao peso do objeto depositado
balanças são equipamentos robustos que apenas
sobre um prato localizado no outro braço. Este
ocasionalmente
manutenção
tipo de balança utilizava, portanto, o sistema de
corretiva, mas que requerem constantes medidas
busca de equilíbrio de massas e apresentava
preventivas de forma a manter a qualidade das
como vantagem a medição indireta de peso, não
pesagem. Com exceção da plataforma, que é uma
sendo necessária a utilização de pesos padrões,
estrutura muito robusta, os demais itens são
exceto na sua fabricação para se efetuar a
componentes
graduação do braço.
dificilmente
de
pesagem
é
necessitam
aproveitada.
de
passíveis
de
seu
reparo
o
substituição
se
e
viabiliza
economicamente. Recomenda-se que a vida útil
Contudo,
estes
sistemas
de
pesagem
de uma balança seja de 30 anos, vida esta
apresentavam limitações de carga, motivo pelo
equivalente a da sua plataforma.
qual foram desenvolvidas balanças de grande
porte, cujo sistema de leitura é um mostrador
I. INTRODUÇÃO
analógico
de
A balança é um instrumento utilizado para medida
proporcionalmente à carga instalada sobre a
de massa, embora comumente seja empregada o
plataforma. Neste caso, a plataforma é apoiada
termo pesagem. A história da balança confunde-
sobre
se com a do comércio. O sistema primitivo de
basicamente
comercialização, baseado na avaliação visual ou
deslocamento do ponteiro era proporcional ao
no volume do item comercializado, mostrou-se
deslocamento
ineficaz, sendo necessária a adoção de um
balanças apresentavam a vantagem de serem
padrão, mais especificamente o padrão massa.
taradas,
um
ou
ponteiro
sistema
de
seja,
mecânico
alavanca
vertical
graduado
da
e
composto
coxins.
plataforma.
possibilitava
o
O
Estas
desconto
automático do peso do recipiente ou veículo
transportador. Este tipo de balança também podia
Outra vantagem é o ganho de produtividade. Isto
ser conectado a um sistema mecânico de registro
fica evidente em pontos de pesagem de grande
de pesagem que fornecia um comprovante de
volume de medidas como, por exemplo, rodovias
pesagem impresso mecanicamente.
de
tráfego intenso, pelo fato de efetuarem
pesagem dinâmica. Do ponto de vista de
Com o avanço da eletrônica, surgiram as balanças
manutenção, desde que sejam respeitados os
eletromecânicas, nas quais o mecanismo de
parâmetros de projeto e instalação, as balanças
medição, até então mecânico, foi substituído por
rodoferroviárias apresentam pouca necessidade
sensores de carga que fornecem um sinal elétrico
de manutenção devido a sua robustez.
proporcional à carga suportada.
No Brasil, a primeira balança foi construída em
No caso das balanças mecânicas, os pontos de
São Paulo em 5 de abril de 1886 por Vicente
controle
Filizola, um imigrante italiano. Posteriormente foi
deslocamento angular diferencial, principalmente
instalada uma oficina para fabricação em escala
entre
industrial na rua da Consolação em frente à
mecanismo que suporta a carga) e o coxin
Biblioteca Municipal de São Paulo e, mais tarde,
(suporte de apoio do cutelo, ele é apoiado ou é
transferida para um prédio industrial no bairro do
parte integrante da sapata, ou cavalete, da
Pari, sendo a primeira fábrica nacional de
balança).
balanças onde foi lançado o primeiro protótipo de
dificilmente apresentam problemas mecânicos,
balança semi-automática com projeto inteiramente
sendo mais comuns problemas eletrônicos. Neste
nacional.
caso, a existência de defeito é detectada por
o
mais
intensos
cutelo
As
(parte
são
os
superior
balanças
pontos
móvel
de
do
eletromecânicas
apresentar leituras inconsistentes. Ë recomendado
Há dois sistemas de medida de carga com
que este sistema tenha um bom aterramento,
balanças rodoferroviárias: medição estática e
controle eficaz de tensão de alimentação e fiação
medição dinâmica. Uma balança própria para
blindada e aterrada para evitar interferências
medição estática não admite grandes oscilações
eletromagnéticas.
durante a pesagem, ao passo que, nos sistemas
de pesagem dinâmica, o veículo passa acima da
O fator de segurança e a deflexão são os
balança a uma velocidade constante.
melhores parâmetros para se determinar a
resistência mecânica de uma plataforma de
A vantagem das balanças eletromecânicas em
pesagem. Portanto, quanto maior o fator de
relação àquelas puramente mecânicas é a
segurança e menor a deflexão, maior será a vida
possibilidade de sua integração a um sistema de
útil da plataforma Geralmente, no seu projeto,
medição através de um sistema supervisor de
adota-se a mesma norma (NBR 7188) utilizada
pesagem informatizado, ou seja, várias balanças
para pontes rodoviárias, ou seja, o fator de
podem ser operadas por um sistema supervisório.
segurança é a relação entre a carga máxima
suportada pela plataforma e a carga admissível
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
61
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
para um conjunto de 3 eixos - a NBR 7188
sensor eletrônico de força ou células de carga em
estabelece que este valor é 15 toneladas por eixo.
conjunto com um sistema informatizado de
O outro parâmetro é a deflexão, ou seja, para a
supervisão de pesagem.
carga nominal, é a relação entre máxima
deformação e a distância entre as sapatas.
As balanças rodoferroviárias têm aplicação nos
mais diversos setores da economia, em que há
As células de carga representam parte substancial
necessidade de controle da carga transportada
no custo de uma balança e, portanto, cuidados
para fins de comercialização e de fiscalização.
especiais devem ser tomados. Suas principais
características são: construída em aço inoxidável
Atualmente, o Brasil possui inúmeros fabricantes
para resistir à água e a produtos químicos; ser
de balanças rodoferroviárias, dentre os quais
hermeticamente selada com proteção contra
destacam-se
umidade, podendo, inclusive, ficar submersa -
Confiança.
a
Filizola,
Toledo,
Açores
e
grau de proteção IP68 e NEMA 6 (100 horas
submersa a 1 metro de profundidade); seus cabos
II. CARACTERÍSTICAS
e conexões devem ser blindados e serem
Atualmente, as balanças rodoferroviárias se
resistentes à corrosão e a roedores; possuir
compõem de uma plataforma construída em aço
proteção interna contra descarga atmosférica;
estrutural, cujo piso pode ser de concreto ou de
sobregarca admissível de 150% e sobrecarga de
chapa de aço e um sistema de transmissão de
ruptura de 300% e ter certificação de organismos
sinal de força, que pode ser mecânico ou
internacionais, como NTEP ou IOLM.
eletrônico. Este conjunto pode ser instalado em
um fosso de tal forma que o piso da balança fique
O sistema indicador e de controle de peso pode
nivelado com o piso de tráfego ou, em locais que
ser um sistema informatizado de supervisão via
a escavação não é recomendada, utiliza-se
computador ou um indicador digital. Ambos devem
balança com rampa. A vantagem deste tipo de
ser aterrados.
plataforma
é
a
facilidade
de
limpeza
e
manutenção, embora o outro tipo exija menor
As instalações de uma balança devem estar
espaço
integradas a um sistema de proteção contra
transportador.
para
alinhamento
do
veículo
descargas atmosféricas.
A plataforma é uma estrutura padronizada de
Atualmente, as balanças mecânicas estão sendo
perfil metálico, geralmente perfil T, de dimensões
convertidas em eletromecânicas pela facilidade de
compatíveis com a largura e a distância entre
operação,
eixos dos veículos de carga. Por exemplo, a
automático
maior
dos
produtividade,
dados
e
registro
possibilidade
de
empresa Filizola fabrica balanças para cargas
interligação em rede. Esta conversão consiste na
entre 50 e 120 toneladas com plataforma com
substituição do sistema de redução de força por
comprimento que varia de 12 a 18 metros e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
62
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
largura de 1,6 metros ou de 3 metros. Já a
As balanças eletromecânicas se compõem, além
empresa Toledo fabrica balanças para cargas
da
entre 30 e 150 toneladas com plataforma com
transmissor e receptor de dados, composto por
comprimento que varia 2,5 metros a 24 metros e
células de carga e interligado a um sistema
largura padronizada de 1,5 metros a 4,5 metros.
supervisório de pesagem.
plataforma,
de
um
sistema
eletrônico
Outros tamanhos e capacidades são fabricados
sob encomenda. A plataforma dispõe de sapatas
A base deste sistema são as células de carga que
em quantidade compatível com o número de
fornecem um sinal elétrico proporcional à força
células de carga utilizadas. Também não há
exercida sobre o ponto de apoio. Portanto, as
uniformidade entre os fabricantes do número de
células de carga são dispositivos eletromecânicos
células de carga adotadas. Esta quantidade é
que convertem uma força em um sinal elétrico
terminada
plataforma,
proporcional. O tipo mais comum consiste de um
especialmente no que se refere à rigidez da
strain Gage (resistência elétrica que varia com a
estrutura.
carga) montado em uma ponte de Windstone,
pelo
projeto
da
encapsulado por uma peça de aço inoxidável
As balanças mecânicas se constituem de uma
hermética de tal forma que o sensor fica protegido
plataforma apoiada em um sistema de redução de
da água e da poeira. Apoiada sobre o sensor
força que é conectada a um registrado mecânico
encontra-se um peça móvel na qual será apoiada
de pesagem.
a carga. O sensor possui 2 fios para alimentação
em corrente contínua e 2 para saída do sinal
Os componentes do sistema de redução de força
elétrico, geralmente volts.
são construídos em aço forjado de alta resistência
mecânica. São eles: alavanca receptora de carga,
Há dois tipos de sistema supervisório de pesagem
interface plataforma/alavanca, cutelo, coxin e
que
sapata ou cavalete. Sobre a alavanca é apoiada a
computador é composto, além da fonte de energia
plataforma que permite a transmissão de carga
– no-break ou estabilizador de tensão, de uma
através da sua linha de centro, eliminando
caixa de junção que conecta as células de carga
esforços de torção, o que diminui desgastes e
da balança a um módulo condicionador de sinais,
possibilita pesagem mais precisa. A peça de
cuja função principal é amplificar o sinal oriundo
interface entre a alavanca e a plataforma pode ser
das células de carga, compatibilizando-o com a
barras paralelas, e sua função é permitir o
tensão admissível de entrada no computador. Os
deslocamento horizontal da plataforma quando na
sinais elétricos do módulo entram no computador
frenagem ou na partida do veículo transportador.
através de uma placa de aquisição de dados que
O cutelo e os coxins são os mancais da balança,
o converte em sinal digital que pode ser
sendo a interface entre a alavanca e a sapata da
interpretado
balança.
computacional
podem
se
e
interligar.
tratado
por
específico.
O
sistema
um
Este
via
programa
programa
computacional pode ter várias funções como
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
63
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
entrada automática ou manual e armazenagem de
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
dados, curva de calibração das células de carga,
As balanças podem ser classificadas como
tara por tipo de veículo, placa do veículo, peso da
equipamentos que requerem pouca manutenção,
carga transportada, dados do posto de pesagem,
dada a sua simplicidade construtiva. Contudo,
data, horário, entre outras. Este sistema também
alguns cuidados e verificações periódicas devem
possibilita a visualização de qualquer dado e a
ser tomados para evitar danos à balança ou
impressão do comprovante de pesagem em uma
manter o erro da medida dentro dos limites
impressora convencional.
estabelecidos pela legislação correlata.
O outro sistema de controle de pesagem é o
As medidas básicas de manutenção preventiva
indicador digital que tem o objetivo de apresentar
consistem em não ultrapassar a capacidade
visualmente o peso da carga que está sobre as
nominal da balança, mantê-la limpa, inclusive o
células de carga. Existem vários tipos de
fosso, manter as partes metálicas da plataforma
indicadores no mercado, embora cada fabricante
pintadas
de balança, geralmente, já forneça o sistema
corrosão, lubrificação adequada nos pontos de
completo. Estes indicadores já possuem entrada
atrito e efetuar inspeção periódica do estado
preparada para receber diretamente o sinal das
estrutural do fosso, visando a detectar a existência
células de carga. A desvantagem deste sistema
de trincas ou contenção de água em decorrência
supervisor de pesagem em relação ao sistema via
de problemas no dreno ou da qualidade do seu
computador é a saída limitada de dados.
piso. Estes fatos podem acarretar em recalque
com
tinta
apropriada
para
evitar
diferencial do piso, o que resultará em danos à
O conjunto plataforma e células de carga
balança. É interessante, portanto, que o fosso
geralmente é montado dentro de um fosso
tenha uma boca de visita com sistema de
construído com base em concreto devidamente
iluminação que possibilite a sua vistoria sem a
dimensionado para suportar a carga de cada
necessidade de parada da mesma.
célula de carga. Este fosso deve ter dreno, de
forma a impedir o acúmulo de água no seu
Assim como outros instrumentos de medição, as
interior, e seu piso deve estar nivelado de forma a
balanças apresentam erros em suas medições.
impedir uma sobrecarga em uma das células de
Na maioria dos países, existe uma legislação
carga. As dimensões do fosso devem ser
específica que estabelece os erros máximos
compatíveis com as células de carga utilizadas e
tolerados para os instrumentos de medição, em
devem,
especial
por
questões
de
garantia,
ser
especificadas pelo fornecedor da balança, ou seja,
aqueles
utilizados
em
transações
comerciais.
as folgas entre a plataforma e o fosso devem ser
inferiores ao deslocamento horizontal máximo
De acordo com a legislação brasileira, uma
admissível da célula de carga.
balança, para ser fabricada, e consequentemente
vendida, precisa passar por uma série de ensaios
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
64
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
técnicos e testes práticos, que são realizados pelo
A calibração eventual é uma verificação feita pelo
INMETRO. Estes testes visam a assegurar que o
IPEM nas balanças que sofreram algum tipo de
projeto da balança em questão esteja de acordo
conserto (Assistência Técnica). Esta verificação
com as exigências técnicas, tolerâncias e demais
visa a assegurar que, após a sua manutenção, as
condições previstas em lei. Caso a balança passe
características da balança continuem de acordo
nesta avaliação, o INMETRO edita uma portaria
com a legislação.
de aprovação daquela balança especificamente,
que é publicada no Diário Oficial da União. Esta
A Portaria IPEM 63/44 foi editada em uma época
Portaria passa a ser o "RG" daquela balança.
em que existiam apenas balanças mecânicas,
surgindo, assim, a necessidade de atualizar a
Aferição inicial ou verificação inicial é uma
legislação relativa aos instrumentos de pesagem
verificação que o Instituto de Pesos e Medidas -
para proteção do consumidor, para facilidade de
IPEM, do ministério da indústria e comércio, faz
uso e exatidão das medições de massa e
nas balanças, nas instalações do fabricante, antes
prevenção contra fraude e influências a que estes
das
instrumentos estão sujeitos.
mesmas
entrarem
em
operação.
Esta
verificação visa a assegurar que a produção
daquela balança esteja de acordo com sua
Na Portaria 236/94, portanto, o novo Regulamento
portaria de aprovação.
Técnico Metrológico (RTM) é uma adaptação da
OIML - Organização Internacional de Metrologia
A calibração periódica é uma verificação feita pelo
Legal, que já está em uso em toda a Europa e em
IPEM nas balanças instaladas, que deve ser feita,
muitos outros países do mundo, inclusive nos
no mínimo, uma vez por ano. Esta calibração visa
Estados Unidos. Sob todos os aspectos, este
a assegurar a confiabilidade das balanças em uso,
novo regulamento é muito mais rigoroso do que a
especialmente aquelas utilizadas em transações
antiga portaria 63/44, principalmente com respeito
comerciais.
aos erros tolerados e a severidade dos ensaios.
Balanças em uso - calibração periódica no
Classe de exatidão: III
usuário
No máximo de divisões:
Aprovado pela
Aprovado
pela
portaria
1.000
portaria
63/44
236/94
De 1/1/1999 a A partir de
Divisão Carga aplicada
Erro máximo
31/12/2002
1/1/2003
Erro máximo Erro máximo
0 a 2.500kg
5 kg
2,5 kg
2,5 kg
5 kg
2.505 a 10.000 kg
10 kg
5,0 kg
5,0 kg
10.005 a max
15 kg
7,5 kg
7,5 kg
0 a 5.000kg
10 kg
5 kg
5 kg
10 kg 5.010 a 20.000 kg
20 kg
10 kg
10 kg
20.010 a max
30 kg
15 kg
15 kg
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
65
Balanças novas
calibração inicial
Aprovado pelas
portarias 63/44
e236/94
A
partir
de
1/1/1998
Erro máximo
2,5 kg
5,0 kg
7,5 kg
5 kg
10 kg
15 kg
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os erros máximos permitidos pelo novo RTM
partes móveis do tipo relojoaria, pode ter a mesma
dependem da classe de exatidão a que o
vida útil, desde que a manutenção seja adequada
instrumento pertence.
e haja peças de reposição. Ressalta-se que,
atualmente, o tipo mecânico tem sido substituído
A
cada
inspeção
deve
ser
constada
a
pela concepção eletromecânica e que a garantia
necessidade de lubrificação dos pontos móveis de
de peças de reposição é geralmente de 5 anos
contato de forma a minimizar os desgastes e,
após o fim da fabricação do modelo de balança.
conseqüentemente, a vida útil dos componentes.
Os principais pontos de contato são: nas balanças
A plataforma das balanças eletromecânicas é a
mecânica, interface cutelo/coxin; nas balanças
mesma do outro tipo, sendo sua vida útil de, pelo
eletrônicas, interface plataforma/célula de carga.
menos, 30 anos. O grande fator de substituição do
sistem a
eletrônico
de
pesagem
é
a
sua
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
obsolescência tecnológica, pois cada vez mais
Nas balanças rodoferroviárias, dificilmente ocorre
dados são requeridos em menor período de
empenamento
tempo.
da
plataforma
desde
que
Isto
acarreta
na
necessidade
de
obedecido o limite de carga. Contudo, caso isto
substituição da placa de aquisição do programa
ocorra, a plataforma deve ser removida e
computacional e do hardware. Atualmente, os
desempenada
hardwares e o programa são concebidos para
pelo
fabricante
ou
oficina
uma vida de 5 anos. Contudo, os demais
recomendada por este.
componentes, como células de carga, caixa de
Danos em cutelos ou em coxin acarretam na sua
junção e módulo conversor, são peças passíveis
substituição por pessoal qualificado. Entretanto,
de substituição, e a sua vida útil situa-se próxima
os componentes eletrônicos, tais como células de
de 10 anos.
carga, módulo conversor de sinais, placa de
aquisição e indicador digital, somente devem ser
De modo geral, pode-se afirmar que uma balança
avaliados pelo fornecedor ou assistência técnica
somente é descartada por motivo econômico
autorizada
após, no mínimo, 30 anos de uso. Esta vida
do
fabricante,
pois
trata-se
de
equipamentos que necessitam de conhecimento e
econômica
instrumentos específicos para o diagnóstico.
plataforma, pois é o item universal, independe do
tipo
do
é
compatível
sistema
de
com
pesagem.
a
Os
vida
da
demais
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
componentes geralmente são substituídos por
A análise da vida útil econômica de balanças deve
componentes de reposição quando apresentam
ser feita segundo o tipo de balança. As balanças
defeito, pois são unidades modulares cujo custo
mecânicas
de reparo, quando possível, aproxima-se do custo
apresentam
grande
robustez
e,
embora haja necessidade eventual de pequenos
reparos na plataforma e no sistema de redução de
força, sua vida útil é de, no mínimo, 30 anos. Já o
indicador mecânico de carga, que possui diversas
do componente.
REFERÊNCIAS
[1] Filizola - Balanças industriais Ltda - Catálogos
e Home Page - www.filizola.com.br.
[2] Balanças Toledo – Catálogos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
67
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Banco de Capacitores (Sistemas de Distribuição)
•
Geradores;
possuem
•
Motores Síncronos;
características que tornam o projeto e a instalação
•
Capacitores.
RESUMO
Os
de
sistemas
bancos
de
de
distribuição
capacitores
uma
tarefa
relativamente mais simples, se comparados aos
De modo a evitar perdas pela transmissão a
bancos de transmissão. Apesar das várias partes
longas distâncias, essas fontes de energia reativa
componentes
por
devem ser instaladas próximas aos consumidores.
equipamentos de manobra e proteção, suas
Com isso, obtém-se ainda um melhor rendimento
características
do sistema elétrico.
constituídas
não
basicamente
exigem
condições
muito
especiais de operação. As unidades capacitivas
que constituem o componente principal do banco
A energia reativa indutiva gerada em aparelhos
de capacitores, representam o ponto principal de
com bobinas, como transformadores, apresentam
falha decorrente das características do sistema.
fator de potência indutivo. Por outro lado, a
Além disso, o comando de bancos de capacitores
capacitiva gerada em compensadores síncronos
gera perturbações que devem ser amenizadas ou
ou
eliminadas para não danificar ou interferir no
capacitivo.
capacitores,
possui
fator
de
potência
funcionamento de outros equipamentos ligados ao
sistema.Os próprios componentes pertencentes
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
ao banco devem ser dimensionados de modo a
suportar tais perturbações para um funcionamento
II.1. FATOR DE POTÊNCI A
perfeito e seguro do banco de capacitores.
Relaciona a potência ativa pela aparente, ou seja:
Considerando-se os diversos fatores que têm
FP =
influência direta na vida útil dos bancos de
capacitores conforme destacado ao longo do
sendo de 15 anos.
P = S 2 − Q2
Capacitores
basicamente
A potência reativa é necessária para diversos
como
motores
elétricos,
transformadores, fornos a arco, podendo ser
obtida de:
Q – potência reativa
II.2. PRINCÍPIOS BÁSICOS
I. INTRODUÇÃO
equipamentos,
S
sendo:
texto, pode-se estimar a vida útil econômica de
um banco de capacitores de distribuição como
P
são
de
equipamentos
duas
placas
constituídos
paralelas
denominadas eletrodos. Um material isolante é
colocado entre as mesmas, denominado de
dielétrico.
•
O campo elétrico originado por uma tensão V
Líquido de Impregnação: atualmente
aplicada entre as placas paralelas separadas por
usado o Ecóleo 200 – hidrocarboneto
uma distância d será dado por:
aromático sintético, no lugar do ascarel.
E=
•
V
[V / m]
d
Resistor de Descarga: usado para drenar
a carga elétrica de modo que a tensão
A capacidade de um capacitor que avalia a
resultante
quantidade
eliminada. A tensão deve ser reduzida a
de
carga
elétrica
possível
de
armazenar, é dada por:
C=
entre
os
terminais
seja
5V em 1min para capacitores de tensão
Q
´[F]
V
nominal de até 660V, e a 5V em 5 min
para os demais.
sendo a unidade o farad.
III.1. PROCESSO DE CONSTRUÇÃO
Os capacitores, a exemplos de outros elementos
A parte ativa dos capacitores é constituída de
de um circuito, podem ser ligados em série ou
eletrodos de alumínio separados entre si pelo
paralelo.
dielétrico de polipropileno associado ao papel
•
Série: a capacidade equivalente será
Kraft, formando o que se denomina de armadura
menor, dada por:
ou bobina. Essas bobinas são montadas no
interior da caixa metálica e ligadas em série,
1
1
1
1
=
+
+ ... +
C e C1 C2
Cn
•
paralelo ou série-paralelo, de forma a resultar na
Paralelo: a capacidade equivalente Ce
capacitância de projeto. Outros isolantes
será maior, dada por:
tecnologias podem ser empregados.
C e = C1 + C 2 + ... + Cn
e
O conjunto é colocado em uma estufa para que se
processe a secagem das bobinas, com a retirada
total da umidade.
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
As partes componentes de um capacitor de
A presença de umidade provocará, quando em
potência são as seguintes:
•
Caixa:
invólucro
da
parte
ativa
operação, descargas parciais no interior do
do
capacitor, reduzindo a sua vida útil com a
capacitor, feita de chapa de aço.
•
conseqüente queima da unidade.
Armadura: constituídas de folhas de
alumínio enroladas com o dielétrico.
•
Em seguida, com a unidade ainda sob vácuo,
Dielétrico: fina camada de filme de
inicia-se o processo de impregnação. A caixa
polipropileno especial, normalmente junto
metálica é vedada e os isoladores, terminais e
a uma camada de papel dielétrico (papel
placa de identificação são então colocadas.
Kraft).
Por fim, são executados os ensaios previstos na
norma.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
69
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV.4. TENSÃO MÁXIMA DE OPERAÇÃO
IV. CARACTERÍSTICAS ELÈTRICAS
Os capacitores nunca podem ser submetidos a
Um capacitor possui diversas características
uma tensão superior a 110% da tensão nominal.
elétricas importantes, destacadas a seguir.
Como a potência reativa é proporcional ao
quadrado
IV.1. POTÊNCIA NOMINAL
A
potência
nominal
reativa
é
usada
da
tensão,
se
o
capacitor
for
especificado para uma tensão superior a de
para
operação, sua potência será reduzida.
especificar um capacitor, ao contrário de outros
equipamentos onde é especificada a potência
Contudo, no caso de sistemas com regulação
nominal aparente.
precária, o capacitor poderá ser submetido a
sobretensões que reduzem drasticamente sua
A capacitância C pode ser obtida por:
C=
1000 ⋅ Q c
2π ⋅ F ⋅ Vn2
vida útil.
IV.5. SOBRETENSÃO
sendo
De acordo com a NBR 5282 de 1977, são os
Qc – potência reativa, em kVar
seguintes os limites de sobretensão:
F – freqüência nominal, em Hz
•
Vn – tensão nominal, em kV
operação contínua.
C – capacitância, em µF.
•
e
freqüências
nominais
a
curtos
de
operação
não
superiores a 300 ocorrências ao longo de
absorvida do sistema quando este está submetido
tensão
Acima de 110% da tensão nominal durante
períodos
A potência reativa de um capacitor é aquela
a
110% da tensão nominal em regime de
sua vida útil.
uma
temperatura ambiente não superior a 20°C
IV.6. SOBRECARGAS
(ABNT).
Os capacitores podem suportar uma sobrecarga
admissível de até 135% da sua potência nominal,
IV.2. FREQÜÊNCIA NOMINAL
Corresponde
à
freqüência
de
com tensão não superior a 110% da sua tensão
operação,
nominal,
normalmente 60 Hz. È importante especificar seu
acrescida
das
eventuais
tensões
harmônicas.
valor, uma vez que a potência reativa do capacitor
é diretamente proporcional a este parâmetro.
Os capacitores podem operar continuamente com
no máximo 180% da sua corrente nominal, em
IV.3. TENSÃO NOMINAL
valor eficaz, com até 110% da sua tensão
Para unidades trifásicas especifica-se a tensão de
nominal, a freqüência nominal, considerando as
linha e para unidades monofásicas a tensão de
eventuais correntes harmônicas.
fase.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
70
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Se a elevação de tensão no sistema é mantida
R
com a operação dos capacitores, pode ocorrer
S
uma saturação no núcleo do transformador,
resultando na formação de harmônicos, podendo
chegar ao limite de provocar o fenômeno de
ressonância entre o capacitor e o transformador.
T
Figura 1 – Estrela Aterrada
Por isso, é recomendável o desligamento do
banco de capacitores no período de carga leve da
Para sistemas com neutro isolado, a circulação de
instalação.
correntes de seqüência zero devido a uma falta
IV.7. PERDAS DIELÉTRICAS
fase-terra, podem causar sobretensões nas fases
A corrente que flui pelo dielétrico de um capacitor
não atingidas. Por isso, não deve-se empregar
produz perdas Joule.
este tipo de arranjo neste caso.
A relação entre as perdas do capacitor e a sua
V.2. TRIÂNGULO
potência reativa é denominada de tangente do
Empregado
ângulo de perdas – tg δ.
sistemas de distribuição. Nesta configuração, as
principalmente
no
primário
dos
correntes de terceira harmônica são anuladas pelo
V.
LIGAÇÃO
DOS
CAPACITORES
∆.
EM
BANCOS
Para bancos série, não é verificada a ocorrência
Para distribuição, normalmente são empregados
de sobretensões nas unidades remanescentes
dois tipos principais de configuração.
quando
efetivamente
em
sistemas
aterrado
perda
de
uma
das
unidades
capacitivas.
V.1. ESTRELA ATERRADA
Empregado
da
–
cujo
neutro
seja
normalmente
em
R
instalações industriais.
S
Oferece uma baixa impedância para as correntes
harmônicas, reduzindo os níveis de sobretensão
T
Figura 2 – Triângulo
devido as mesmas.
O uso de bancos série não é recomendável por
VI. DIMENSIONAMENTO DOS BANCOS
apresentarem baixa reatância, o que resultas em
Independente do nível de tensão do sistema, a
elevadas correntes de curto-circuito.
potência reativa de projeto irá determinar a
potência total de um banco de capacitores.
Contudo, alguns pontos devem ser considerados
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
71
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
para a determinação do arranjo e do número de
VI.1. EQUIPAMENTOS DE MANOBRA DOS BANCOS
unidades capacitivas que irão formar o banco.
Os capacitores, no momento da energização,
apresentam-se
de
para
o
sistema
curto-circuito,
como
uma
absorvendo
uma
As unidades capacitivas são divididas por tensão
condição
e potência, podendo ser monofásicas ou trifásicas.
elevada corrente, que é limitada apenas pela
Para bancos de distribuição, as unidades podem
impedância da rede.
ser monofásicas ou trifásicas.
Nesta situação, os contatos das chaves de
a
manobra, ao ligar um capacitor ou banco, são
determinação da potência nominal das unidades
extremamente solicitados pela corrente inicial.
que formarão o banco, existem alguns aspectos
Estas chaves, portanto, devem ser dimensionadas
técnicos. Um número reduzido de capacitores em
para correntes bem superiores à sua capacidade
série por fase ou um número pequeno de
nominal. O fechamento dos contatos das chaves
capacitores em paralelo por grupo e por fase pode
deve ser simultâneo para as três fases, a fim de
implicar sobretensões, caso ocorra a eliminação
se
de
extremamente danosa para a vida útil dos
Além
do
fator
unidades
econômico
capacitivas
usado
pelos
para
fusíveis
evitar
a
formação
de
arco
elétrico,
correspondentes.
contatos.
Para cada configuração, o número mínimo de
A NBR 5060/77 estabelece que os equipamentos
capacitores em paralelo por grupo e por fase é
de manobra, controle e proteção devem ser
diferente, bem como as tensões e correntes
projetados para suportar permanentemente uma
resultantes.
corrente igual a 1,3 vez a corrente dada, para uma
tensão senoidal de valor eficaz igual à tensão
nominal, na freqüência nominal.
Para qualquer arranjo, quando ocorrer um defeito
no interior de um capacitor ligado em paralelo a
um determinado grupo, a energia armazenada das
Os
bancos
unidades remanescentes será descarregada no
distribuição
capacitor defeituoso. Portanto, o número de
manobrados através dos seguintes equipamentos:
•
unidades capacitivas será limitado de modo que a
de
em
capacitores
baixa
trifásicos
tensão
podem
para
ser
Chave Seccionadora Tripolar: a chave
energia transferida não ultrapasse a energia
deve ser de abertura em carga, com uma
máxima permitida.
corrente mínima de 1,35 vez a corrente do
banco.
•
Existe ainda a limitação da quantidade de
Contatores
Magnéticos:
a
corrente
potência capacitiva que se pode manobrar, a fim
mínima nominal dos contatores deve ser
de não permitir uma elevação de tensão superior
de 1,5 vez a corrente do banco.
a 10%.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
72
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Disjuntores
Termomagnéticos:
a
manobra, pois quando a corrente no capacitor
corrente de ajuste da unidade térmica deve
zerar, a tensão entre seus terminais será mantida.
ser de 1,35 vez a corrente do banco.
No semiciclo seguinte da tensão da rede, os
terminais do disjuntor estarão sujeitos a uma
Dependendo da aplicação e da própria tensão
tensão
pode-se usar os equipamentos de manobra
caracterizando a sobretensão.
conforme
destacados
para
os
bancos
duas
vezes
a
tensão
da
rede,
de
Outro fator importante deve-se a descargas
transmissão.
atmosféricas, que atingem os sistemas aéreos
VI.2.
TRANSITÓRIOS
EM
BANCOS
DE
através de indução ou, em menor proporção,
CAPACITORES
diretamente. Neste caso, o banco deve ter uma
A operação de bancos de capacitores gera
potência mínima para ser considerado auto-
sobrecorrentes e sobretensões que podem causar
protegido.
danos tanto na própria unidade capacitiva como
em outros equipamentos ligados ao sistema.
VI.2.4. Influência dos Harmônicos nos Bancos de
Capacitores
VI.2.1. Sobrecorrentes
Dentre os principais geradores de harmônicos no
São as correntes resultantes da energização do
sistema pode-se destacar os fornos a arco,
banco e as correntes de contribuição durante os
retificadores e máquinas de solda. Geradores e
processos de curto-circuito no sistema ou no
transformadores
próprio banco.
sobretensão
operando
também
sob
constituem
regime
de
fontes
de
harmônicos, devido à saturação do núcleo.
VI.2.2. Corrente de Energização
Quando se energiza um capacitor ou banco, surge
Como a reatância de um capacitor é inversamente
uma
alta
proporcional à freqüência, o mesmo constitui um
freqüência e pequena constante de tempo que
caminho fácil para circulação de correntes
depende dos seguintes fatores:
elevadas. Isso ocorre na presença de harmônicos
elevada
corrente
transitória
de
•
Capacitância do circuito;
de tensão de freqüência maior que a nominal do
•
Indutância do circuito;
sistema.
•
Tensão
•
residual
dos
capacitores
no
momento de sua energização;
As correntes harmônicas podem provocar perdas
Valor da tensão senoidal no momento da
elevadas nos capacitores, resultando sobrecargas
ligação do banco.
que, se acima de 35% do seu valor nominal,
danificam as referidas células. Além disso, são
VI.2.3. Sobretensões
Podem
surgir
desenergização
responsáveis pelo aquecimento nos condutores,
principalmente
do
banco
–
devido
à
operação
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
barramentos, etc., em função do efeito peculiar –
73
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
nas freqüências mais elevadas a corrente tende a
forma, todos os equipamentos neste trecho do
circular pela periferia dos condutores.
sistema serão submetidos a elevados níveis de
sobrecorrente.
A corrente máxima que deve ser absorvida pelos
VI.2.8. Proteção da Unidade Capacitiva
capacitores é de 180% da corrente fundamental.
Cada capacitor componente de um banco deve
VI.2.5. Proteção de Capacitores
ser protegido individualmente contra curto-circuito
Para se evitar danos às unidades capacitivas ou
interno, a fim de se evitar a ruptura de sua caixa
limitar seus efeitos devido a perturbações do
metálica, resultando na formação de gases,
sistema,
devido à queima de seus componentes.
deve-se
instalar
equipamentos
de
proteção.
A proteção para bancos de distribuição é feita
As
perturbações
mais
comuns
são
as
normalmente através de fusíveis do tipo NH ou
sobretensões e os curtos-circuitos.
diazed de atuação lenta. Em alguns casos, podese usar chaves fusíveis ou fusíveis de elevada
VI.2.6. Proteção contra Sobretensões
capacidade de ruptura.
A proteção de maior aplicação tem sido os páraraios a resistor não linear e secundariamente os
VI.2.9. Proteção de Capacitores em Grupo
gaps.
Apesar de se recomendar a proteção individual
das unidades capacitivas, pode-se aplicar fusíveis
Para
qualquer
configuração
do
banco
de
para proteção em grupo. Neste caso, não deve-se
capacitores, deve-se utilizar os pára-raios. No
usar mais de quatro unidades em paralelo no
caso de bancos de potência elevada, os pára-
grupo a ser protegido.
raios devem estar localizados no lado dos
terminais de alimentação do disjuntor de proteção
É importante frisar que o fusível, tanto para
do banco, a fim de evitar que a energia
aplicação individual como em grupo deve atuar no
armazenada nos capacitores danifique os pára-
tempo inferior ao valor máximo admitido para a
raios durante as manobras do disjuntor.
ruptura da caixa metálica do capacitor. Esta
ruptura pode resultar apenas em vazamento do
VI.2.7. Proteção contra Sobrecorrentes
líquido isolante, reduzindo a vida útil, ou, em
Quando ocorre um defeito no sistema ao qual está
casos mais graves, na explosão da unidade.
ligado um banco de capacitores toda a energia
armazenada
em
cada
célula
capacitiva
se
VI.2.10. Proteção por Relés de Sobrecorrente
descarrega no ponto em curto-circuito, fazendo
É o meio mais seguro para a proteção de bancos
com que a corrente resultante (contribuição dos
de capacitores. Podem ser utilizados em vários
capacitores mais a do sistema) percorra toda a
esquemas, dependendo do tipo de proteção que
rede desde o ponto de instalação do referido
se deseja. Os relés de sobrecorrente são ligados
banco até o ponto onde se localiza a falta. Dessa
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
74
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
a transformadores de corrente e atuam sobre
disjuntores que manobram todo o banco.
Barramentos e isoladores, verificando a
existência de sinais de trincas no caso dos
isoladores.
•
Os relés de sobrecorrente devem ser ajustados
para 1,3 vez a corrente nominal.
Contatores e chaves, para verificar a
condição de operação dos mesmos.
•
Capacitores,
realizando-se
algumas
VI.2.11. Aterramento de Capacitores
medições como de capacitância e perdas
Os bancos de capacitores para distribuição são
para verificar as condições de operação
ligados geralmente em triângulo, devendo-se
dos mesmos ou detectar alguma eventual
aterrar a carcaça de cada equipamento bem como
falha no equipamento.
a sua estrutura metálica de montagem. O cabo de
aterramento deve ser ligado à malha de terra da
A periodicidade é variável, mas a priori ficaria em
subestação e ter seção transversal não inferior à
torno de um ano.
do condutor de fase do capacitor ou banco.
VIII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
VI.2.12. Condições de Operação
A
Os capacitores devem ser adequados para
manutenção
corretiva
concentra-se
basicamente na troca de fusíveis queimados e
trabalhar na posição vertical em altitudes não
pequenos
superiores a 1000m e em temperaturas ambientes
reparos
mecânicos.
Pequenos
vazamentos ou buchas trincadas em unidades
máximas durante o ano de 35° C para capacitores
capacitivas, por exemplo, podem ser reparados
de categoria de temperatura de 50° C, e de 30 e
pelo fabricante.
20° C para as categorias respectivas de 45 e 40°
C.
Antes de qualquer reparo ou inspeção, deve-se
sempre desenergizar o circuito, aguardando ao
VII. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Os
bancos
de
capacitores
menos uns 10 minutos para que a carga do
exigem
uma
capacitor seja descarregada, aterrando-se então o
manutenção preventiva cuidadosa. Desta forma, o
equipamento
proporcionará
um
banco através da chave de aterramento.
melhor
desempenho aumentando sua durabilidade.
IX. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
As unidades capacitivas representam o principal
De um modo geral, devem ser inspecionados os
componente para o funcionamento de um banco
seguintes itens:
de capacitores. Seu projeto, portanto, exige
•
Conexões,
verificando
visualmente
as
cuidados adicionais, principalmente quanto ao tipo
condições das mesmas.
•
Fusíveis,
existência
observando
de
fusíveis
e qualidade do isolante usado. A manutenção
se
não
há
queimados
a
preventiva,
no
exposto
anteriormente,
torna-se de extrema importância no controle da
circuito.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
conforme
vida útil, detectando e corrigindo possíveis
75
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
problemas, como vazamentos ou inchaço da
unidade, decorrentes de condições adversas de
operação
do
sistema
como
sobretensão,
principalmente. As causas principais desses
problemas devem ser apuradas na medida do
possível, visando evitar ou pelo menos minimizar
sua influência em ocorrências futuras. Além disso,
as perturbações geradas pelo chaveamento dos
bancos que constituem um fator de grande
influência no sistema, influem também no próprio
funcionamento dos componentes do banco, como
as chaves, mesmo com as proteções existentes.
Assim, considerando-se todos esses pontos,
pode-se estimar a vida útil econômica dos bancos
de capacitores de distribuição como sendo de 15
anos.
REFERÊNCIAS
[1] Filho, J. M. Manual de Equipamentos Elétricos.
Livros Técnicos e Científicos Editora, Volume 2, 2a
edição 1994.
[2] Normas ABNT: NBR 5060/77 e NBR 5282 /77.
[3] Catálogos e informações de fabricantes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
76
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Banco de Capacitores (Sistemas de Transmissão)
RESUMO
De modo a evitar perdas pela transmissão a
largamente
longas distâncias, essas fontes de energia reativa
usados em sistemas de potência. Apesar de
devem ser instaladas próximas aos consumidores.
simples, possuem grande influência no sistema,
Com isso, obtém-se ainda um melhor rendimento
gerando perturbações e transitórios que acabam
do sistema elétrico.
Capacitores
são
equipamentos
afetando o funcionamento e operação de outros
equipamentos do sistema. Por outro lado, as
A energia reativa indutiva gerada em aparelhos
próprias
afetam
com bobinas, como transformadores, apresentam
sobremaneira o funcionamento dos capacitores,
fator de potência indutivo. Por outro lado, a
tornando-se um fator determinante na vida útil dos
capacitiva gerada em compensadores síncronos
mesmos. Quando ligados em bancos, alguns
ou
pontos de ordem técnica e econômica devem ser
capacitivo.
condições
do
sistema
capacitores,
possui
fator
de
potência
levados em conta para um projeto adequado.
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
Particularmente para os bancos de transmissão,
devido às próprias características do sistema
como alta tensão, é necessário um estudo mais
II.1. FATOR DE POTÊNCIA
detalhado, com o uso de equipamentos mais
Relaciona a potência ativa pela aparente, ou seja:
robustos, com características e projetos especiais.
FP =
Considerando as várias partes componentes de
P
S
sendo:
um banco e as características de operação
P = S 2 − Q2
conforme frisadas acima, pode-se estimar a vida
Q – potência reativa
útil de um banco de capacitores de transmissão
como sendo de 20 anos.
II.2. PRINCÍPIOS BÁSICOS
Capacitores
I. INTRODUÇÃO
basicamente
A potência reativa é necessária para diversos
equipamentos,
como
motores
•
Motores Síncronos;
•
Capacitores.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
duas
placas
constituídos
paralelas
colocado entre as mesmas, denominado de
dielétrico.
obtida de:
Geradores;
de
equipamentos
denominadas eletrodos. Um material isolante é
elétricos,
transformadores, fornos a arco, podendo ser
•
são
O campo elétrico originado por uma tensão V
aplicada entre as placas paralelas separadas por
uma distância d será dado por :
77
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
E=
•
V
[V / m]
d
Resistor de Descarga: usado para drenar
a carga elétrica de modo que a tensão
resultante
entre
os
terminais
seja
A capacidade de um capacitor que avalia a
eliminada. A tensão deve ser reduzida a
quantidade
5V em 1min para capacitores de tensão
de
carga
elétrica
possível
de
armazenar, é dada por:
C=
nominal de até 660V, e a 5V em 5 min
Q
´[F]
V
para os demais.
sendo a unidade o farad.
III.1. PROCESSO DE CONSTRUÇÃO
A parte ativa dos capacitores é constituída de
Os capacitores, a exemplos de outros elementos
eletrodos de alumínio separados entre si pelo
de um circuito, podem ser ligados em série ou
dielétrico de polipropileno associado ao papel
paralelo.
Kraft, formando o que se denomina de armadura
•
Série: a capacidade equivalente será
ou bobina. Essas bobinas são montadas no
menor, dada por:
interior da caixa metálica e ligadas em série,
paralelo ou série-paralelo, de forma a resultar na
1
1
1
1
=
+
+ ... +
C e C1 C2
Cn
•
capacitância de projeto. Outros isolantes e
tecnologias podem ser empregados
Paralelo: a capacidade equivalente Ce
será maior, dada por:
O conjunto é colocado em uma estufa para que se
C e = C1 + C 2 + ... + Cn
processe a secagem das bobinas, com a retirada
total da umidade.
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
As partes compone ntes de um capacitor de
A presença de umidade provocará, quando em
potência são as seguintes:
operação, descargas parciais no interior do
•
Caixa:
invólucro
da
parte
ativa
capacitor, reduzindo a sua vida útil com a
do
conseqüente queima da unidade.
capacitor, feita de chapa de aço.
•
•
Armadura: constituídas de folhas de
alumínio enroladas com o dielétrico.
Em seguida, com a unidade ainda sob vácuo,
Dielétrico: fina camada de filme de
inicia-se o processo de impregnação. A caixa
polipropileno especial, normalmente junto
metálica é vedada e os isoladores, terminais e
a uma camada de papel dielétrico (papel
placa de identificação são então colocadas.
Kraft).
•
Líquido de Impregnação: atualmente
Por fim, são executados os ensaios previstos na
usado o Ecóleo 200 – hidrocarboneto
norma.
aromático sintético, no lugar do ascarel.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
78
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV. CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
IV.4. TENSÃO MÁXIMA DE OPERAÇÃO
Um capacitor possui diversas características
Os capacitores nunca podem ser submetidos a
elétricas importantes, destacadas a seguir.
uma tensão superior a 110% da tensão nominal.
IV.1. POTÊNCIA NOMINAL
Como a potência reativa é proporcional ao
A potência nominal reativa
quadrado
é usada para
da
tensão,
se
o
capacitor
for
especificar um capacitor, ao contrário de outros
especificado para uma tensão superior a de
equipamentos onde é especificada a potência
operação, sua potência será reduzida.
nominal aparente.
Contudo, no caso de sistemas com regulação
precária, o capacitor poderá ser submetido a
A capacitância C pode ser obtida por :
C=
1000 ⋅ Q c
2π ⋅ F ⋅ Vn2
sobretensões que reduzem drasticamente sua
vida útil.
sendo:
IV.5. SOBRETENSÃO
Qc – potência reativa, em kVar
De acordo com a NBR 5282 de 1977, são os
F – freqüência nominal, em Hz
seguintes os limites de sobretensão:
Vn – tensão nominal, em kV
•
C – capacitância, em µF.
110% da tensão nominal em regime de
operação contínua.
•
A potência reativa de um capacitor é aquela
períodos
absorvida do sistema quando este está submetido
à
tensão
e
freqüências
nominais
a
curtos
de
operação
não
superiores a 300 ocorrências ao longo de
uma
sua vida útil.
temperatura ambiente não superior a 20°C
(ABNT).
IV.6. SOBRECARGAS
Os capacitores podem suportar uma sobrecarga
IV.2. FREQÜÊNCIA NOMINAL
Corresponde
Acima de 110% da tensão nominal durante
à
freqüência
de
admissível de até 135% da sua potência nominal,
operação,
com tensão não superior a 110% da sua tensão
normalmente 60 Hz. È importante especificar seu
nominal,
valor, uma vez que a potência reativa do capacitor
acrescida
das
eventuais
tensões
harmônicas.
é diretamente proporcional a este parâmetro.
Os capacitores podem operar continuamente com
IV.3. TENSÃO NOMINAL
no máximo 180% da sua corrente nominal, em
Para unidades trifásicas es pecifica-se a tensão de
valor eficaz, com até 110% da sua tensão
linha e para unidades monofásicas a tensão de
nominal, a freqüência nominal, considerando as
fase.
eventuais correntes harmônicas.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
79
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Se a elevação de tensão no sistema é mantida
pelos fusíveis correspondentes ou por ocasião de
com a operação dos capacitores, pode ocorrer
manobras no banco, o potencial de neutro pode
uma saturação no núcleo do transformador,
flutuar até a tensão de fase. Neste caso, deve-se
resultando na formação de harmônicos, podendo
isolar o banco para a tensão de fase.
chegar ao limite de provocar o fenômeno de
ressonância entre o capacitor e o transformador.
V.2. DUPLA ESTRELA ISOLADA
Por isso, é recomendável o desligamento do
Utilizada em bancos de grande capacidade, tendo
banco de capacitores no período de carga leve da
as mesmas características de uma única estrela
instalação.
isolada
R
S
IV.7. PERDAS DIELÉTRICAS
R
A corrente que flui pelo dielétrico de um capacitor
S
T
produz perdas Joule.
R
S
A relação entre as perdas do capacitor e a sua
T
potência reativa é denominada de tangente do
T
ângulo de perdas – tg δ.
V.
LIGAÇÃO
DOS
Figura 2 – Dupla Estrela Isolada
CAPACITORES
EM
VI. DIMENSIONAMENTO DOS BANCOS
BANCOS
Pode-se
Independente do nível de tensão do sistema, a
destacar
duas
configurações
potência reativa de projeto irá determinar a
normalmente usadas.
potência total de um banco de capacitores.
Contudo, alguns pontos devem ser considerados
V.1. ESTRELA ISOLADA
para a determinação do arranjo e do número de
Aplicada para sistemas com neutro aterrado ou
unidades capacitivas que irão formar o banco.
isolado.
R
Para
S
bancos
de
distribuição,
as
unidades
capacitivas usadas serão sempre monofásicas.
Além
do
fator
econômico
usado
para
a
determinação da potência nominal das unidades
T
que formarão o banco, existem alguns aspectos
Figura 1 – Estrela Isolada
técnicos. Um número reduzido de capacitores em
série por fase ou um número pequeno de
Como não há ligação a terra, as correntes de
capacitores em paralelo por grupo e por fase pode
terceira harmônica não têm influência. Por outro
implicar sobretensões, caso ocorra a eliminação
lado, devido à eliminação de unidades capacitivas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
80
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
de
unidades
capacitivas
pelos
fusíveis
extremamente danosa para a vida útil dos
correspondentes.
contatos.
Para cada configuração, o número mínimo de
A NBR 5060/77 estabelece que os equipamentos
capacitores em paralelo por grupo e por fase é
de manobra, controle e proteção devem ser
diferente, bem como as tensões e correntes
projetados para suportar permanentemente uma
resultantes.
corrente igual a 1,3 vez a corrente dada, para uma
tensão senoidal de valor eficaz igual à tensão
Para qualquer arranjo, quando ocorrer um defeito
nominal, na freqüência nominal.
no interior de um capacitor ligado em paralelo a
um determinado grupo, a energia armazenada das
No momento da desenergização de um banco de
unidades remanescentes será descarregada no
capacitores de transmissão, os terminais de fonte
capacitor defeituoso. Portanto, o número de
de
unidades capacitivas será limitado de modo que a
submetidos à tensão do sistema, enquanto os
energia transferida não ultrapasse a energia
terminais de carga (lado do capacitor) ficam
máxima permitida.
submetidos
um
equipamento
à
tensão
de
manobra
resultante
da
estão
carga
armazenada pelo capacitor.
Existe ainda a limitação da quantidade de
potência capacitiva que se pode manobrar, a fim
Desse modo, os equipamentos de manobra mais
de não permitir uma elevação de tensão superior
indicados são os seguintes:
•
a 10%.
Disjuntores a SF6: praticamente não
permitem a reignição do arco, tendo ainda
VI.1. EQUIPAMENTOS DE MANOBRA DOS BANCOS
a capacidade de absorver a energia
Os capacitores, no momento da energização,
gerada pelo mesmo, não permitindo danos
apresentam-se
no equipamento.
condição
de
para
o
sistema
curto-circuito,
como
uma
absorvendo
uma
•
Disjuntores
a
Vácuo:
capazes
elevada corrente, que é limitada apenas pela
interromper
impedância da rede.
independentemente do seu valor.
•
correntes
de
capacitivas
Disjuntores a Óleo: deve-se especificar
Nesta situação, os contatos das chaves de
certas características como a inserção
manobra, ao ligar um capacitor ou banco, são
temporária de um resistor série em cada
extremamente solicitados pela corrente inicial.
pólo do disjuntor para restringir a reignição
Estas chaves, portanto, devem ser dimensionadas
do arco.
para correntes bem superiores à sua capacidade
•
Chaves a Óleo: algumas usam o mesmo
nominal. O fechamento dos contatos das chaves
princípio de inserção de um resistor, porém
deve ser simultâneo para as três fases, a fim de
não podem operar na condição de curto-
se
circuito.
evitar
a
formação
de
arco
elétrico,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
81
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
VI.2.
TRANSITÓRIOS
EM
BANCOS
DE
diretamente. Neste caso, o banco deve ter uma
CAPACITORES
potência mínima para ser considerado auto-
A operação de bancos de capacitores gera
protegido.
sobrecorrentes e sobretensões que podem causar
danos tanto na própria unidade capacitiva como
VI.6.
em outros equipamentos ligados ao sistema.
BANCOS DE CAPACITORES
INFLUÊNCIA
DOS
HARMÔNICOS
NOS
Dentre os principais geradores de harmônicos no
VI.3. SOBRECORRENTES
sistema pode-se destacar os fornos a arco,
São as correntes resultantes da energização do
retificadores e máquinas de solda. Geradores e
banco e as correntes de contribuição durante os
transformadores
processos de curto-circuito no sistema ou no
sobretensão
próprio banco.
harmônicos, devido à saturação do núcleo.
VI.4. CORRENTE DE ENERGIZAÇÃO
Como a reatância de um capacitor é inversamente
Quando se energiza um capacitor ou banco, surge
proporcional à freqüência, o mesmo constitui um
uma
alta
caminho fácil para circulação de correntes
freqüência e pequena constante de tempo que
elevadas. Isso ocorre na presença de harmônicos
depende dos seguintes fatores:
de tensão de freqüência maior que a nominal do
elevada
corrente
transitória
•
Capacitância do circuito
•
Indutância do circuito
•
Tensão
•
residual
de
operando
também
sob
constituem
regime
de
fontes
de
sistema.
dos
capacitores
no
As correntes harmônicas podem provocar perdas
momento de sua energização.
elevadas nos capacitores, resultando sobrecargas
Valor da tensão senoidal no momento da
que, se acima de 35% do seu valor nominal,
ligação do banco.
danificam as referidas células. Além disso, são
responsáveis pelo aquecimento nos condutores,
VI.5. SOBRETENSÕES
Podem
surgir
desenergização
barramentos, etc., em função do efeito peculiar –
principalmente
do
banco
–
devido
à
operação
de
nas freqüências mais elevadas a corrente tende a
circular pela periferia dos condutores.
manobra, pois quando a corrente no capacitor
zerar, a tensão entre seus terminais será mantida.
A corrente máxima que deve ser absorvida pelos
No semiciclo seguinte da tensão da rede, os
capacitores é de 180% da corrente fundamental.
terminais do disjuntor estarão sujeitos a uma
tensão
duas
vezes
a
tensão
da
rede,
V.7. PROTEÇÃO DE CAP ACITORES
caracterizando a sobretensão.
Para se evitar danos às unidades capacitivas ou
limitar seus efeitos devido a perturbações do
Outro fator importante deve-se a descargas
sistema,
atmosféricas, que atingem os sistemas aéreos
proteção.
deve-se
instalar
equipamentos
de
através de indução ou, em menor proporção,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
82
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As
perturbações
mais
comuns
são
as
A proteção para bancos de distribuição é feita
sobretensões e os curto-circuitos.
normalmente através de fusíveis do tipo NH ou
diazed de atuação lenta. Em alguns casos, pode-
VI.8. PROTEÇÃO CONTRA SOBRETENSÕES
se usar chaves fusíveis ou fusíveis de elevada
A proteção de maior aplicação tem sido os pára-
capacidade de ruptura.
raios a resistor não linear e secundariamente os
gaps.
VI.11. PROTEÇÃO DE CAPACITORES EM GRUPO
Apesar de se recomendar a proteção individual
Para
qualquer
configuração
do
banco
de
das unidades capacitivas, pode-se aplicar fusíveis
capacitores, deve-se utilizar os pára-raios. No
para proteção em grupo. Neste caso, não deve-se
caso de bancos de potência elevada, os pára-
usar mais de quatro unidades em paralelo no
raios devem estar localizados no lado dos
grupo a ser protegido.
terminais de alimentação do disjuntor de proteção
do banco, a fim de evitar que a energia
É importante frisar que o fusível, tanto para
armazenada nos capacitores danifique os pára-
aplicação individual como em grupo deve atuar no
raios durante as manobras do disjuntor.
tempo inferior ao valor máximo admitido para a
ruptura da caixa metálica do capacitor. Esta
VI.9. PROTEÇÃO CONTRA SOBRECORRENTES
ruptura pode resultar apenas em vazamento do
Quando ocorre um defeito no sistema ao qual está
líquido isolante, reduzindo a vida útil, ou, em
ligado um banco de capacitores toda a energia
casos mais graves, na explosão da unidade.
armazenada
em
cada
célula
capacitiva
se
descarrega no ponto em curto-circuito, fazendo
VI.12.
com que a corrente resultante (contribuição dos
SOBRECORRENTE
capacitores mais a do sistema) percorra toda a
É o meio mais seguro para a proteção de bancos
rede desde o ponto de instalação do referido
de capacitores. Podem ser utilizados em vários
banco até o ponto onde se localiza a falta. Dessa
esquemas, dependendo do tipo de proteção que
forma, todos os equipamentos neste trecho do
se deseja. Os relés de sobrecorrente são ligados
sistema serão submetidos a elevados níveis de
a transformadores de corrente e atuam sobre
sobrecorrente.
disjuntores que manobram todo o banco.
VI.10. PROTEÇÃO DA UNIDADE CAPACITIVA
Os relés de sobrecorrente devem ser ajustados
Cada capacitor componente de um banco deve
para 1,3 vez a corrente nominal.
PROTEÇÃO
POR
RELÉS
DE
ser protegido individualmente contra curto-circuito
interno, a fim de se evitar a ruptura de sua caixa
VI.13. ATERRAMENTO DE CAPACITORES
metálica, resultando na formação de gases,
Além dos procedimentos descritos para bancos de
devido à queima de seus componentes.
distribuição, se a configuração usada para a
ligação do banco for estrela aterrada ou dupla
estrela aterrada, deve-se assegurar a ligação do
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
83
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
ponto neutro do sistema à terra, caso o sistema
dos mesmos ou detectar alguma eventual
seja efetivamente aterrado.
falha no equipamento.
Nunca deve-se utilizar o condutor de aterramento
A periodicidade é variável, mas a priori ficaria em
dos pára-raios para se proceder a ligação à terra
torno de um ano.
da carcaça e do ponto neutro dos bancos de
VIII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
capacitores.
A
manutenção
corretiva
concentra-se
VI.14. CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO
basicamente na troca de fusíveis queimados e
Os capacitores devem ser adequados para
pequenos
trabalhar na posição vertical em altitudes não
vazamentos ou buchas trincadas em unidades
superiores a 1000m e em temperaturas ambientes
capacitivas, por exemplo, podem ser reparados
máximas durante o ano de 35° C para capacitores
pelo fabricante.
reparos
mecânicos.
Pequenos
de categoria de temperatura de 50° C, e de 30 e
20° C para as categorias respectivas de 45 e 40°
Particularmente para os bancos de capacitores de
C.
transmissão,
antes
de
qualquer
reparo
ou
inspeção, deve-se sempre desenergizar o circuito,
VII. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
aguardando ao menos uns 10 minutos para que a
Para um melhor desempenho e aumento de
carga do capacitor seja descarregada, aterrando-
durabilidade dos bancos de capacitores, é
se
necessário estabelecer um cuidadoso programa
aterramento. Os níveis de tensão e a carga
de manutenção preventiva.
acumulada do banco podem com toda certeza
•
De
um
modo
geral,
devem
Conexões,
verificando
como
visualmente
Fusíveis,
existência
•
•
•
observando
de
fusíveis
banco
através
da
chave
de
também,
e
principalmente,
para
a
integridade física do operador, caso as devidas
as
normas de segurança não sejam seguidas..
condições das mesmas.
•
o
causar sérios acidentes tanto para o próprio banco
ser
inspecionados os seguintes itens:
•
então
se
não
há
queimados
a
IX. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
no
circuito.
Os bancos de capacitores instalados em sistemas
Barramentos e isoladores, verificando a
de transmissão operam em condições mais
existência de sinais de trincas no caso dos
severas
isoladores.
sistema. O projeto desses bancos, portanto, exige
Contatores e chaves, para verificar a
uma
condição de operação dos mesmos.
equipamentos que compõem o banco. Para as
Capacitores,
algumas
unidades capacitivas, em particular, a tecnologia e
medições como de capacitância e perdas
os materiais empregados na fabricação das
para verificar as condições de operação
mesmas,
realizando-se
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
84
devido
à
própria
especificação
como
mais
isolantes,
característica
detalhada
devem
do
dos
possuir
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
características especiais que visam uma maior
precisão e segurança do equipamento. A proteção
é
outro
ponto
cuidadosamente
evitar
importante
estudado
problemas
sobrecorrentes
que
para
como
deve
efetivamente
sobretensões
decorrentes
das
ser
e
condições
operativas do sistema e do próprio banco, uma
vez que estes problemas afetam drasticamente a
vida útil de um banco de capacitores. Levando-se
em consideração tais aspectos, a vida útil
econômica
dos
bancos
de
capacitores
de
transmissão pode ser estimada como sendo de 20
anos.
REFERÊNCIAS
[1] Filho, J. M. Manual de Equipamentos Elétricos.
Livros Técnicos e Científicos Editora, Volume 2, 2a
edição 1994.
[2] Normas ABNT: NBR 5060/77 e NBR 5282 /77.
[3] Catálogos e informações de fabricantes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
85
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Barragem e Adutora
RESUMO
O presente trabalho aborda uma barragem, em
Quando elas criam reservatórios capazes de
especial, dentro do contexto de uma usina
armazenar água de períodos com deflúvios
hidrelétrica, procurando definir sucintamente suas
abundantes para períodos em que o consumo
características e especificidades técnicas. Dentro
excede a disponibilidade natural de água nos
desse enfoque, serão abordados ainda alguns
cursos
aspectos conceituais básicos que norteiam o seu
barragens de acumulação.
d’água,
elas
são
denominadas
de
projeto, a sua construção, a sua operação e a sua
manutenção, buscando, com isso, determinar a
Quando simplesmente fazem a função de elevar o
vida útil e a taxa de depreciação desse tipo de
nível das águas dos cursos naturais para
empreendimento.
estruturas de adução, com pouca variação desse
Embora
a
experiência
de
diversas
nível, caracterizando ainda baixa capacidade de
elétrico
brasileiro
armazenamento d’água no reservatório formado,
aceitem fixar a vida útil de uma barragem em
elas são denominadas de desvio. Nesse caso, a
cerca de 100 anos, esse valor é questionável,
instalação é chamada de fio d’água.
internacional,
bem
como
do
setor
concessionárias
porquanto
ser
estimado
a
apenas
para
sua
estrutura, sem levar em conta outros fatores
II. TIPOS DE BARRAGENS
externos condicionantes. Um deles, por exemplo,
Os tipos mais comuns de barragens, segundo os
diz respeito ao tempo de vida útil econômica da
materiais e o tipo de construção, são as de
usina;
concreto, de terra e de enrocamento.
nesse
caso,
inferior
ao
da
própria
barragem. Paralelamente, serão tratados ainda
aspectos de sua segurança estrutural e do
Por serem atualmente muito caras e terem uso
assoreamento
restrito, não se tratará de barragens de madeira e
do
reservatório,
fatores
condicionantes e de extrema relevância na
de aço.
determinação da vida útil de uma barragem e de
uma adutora.
É comum, nos grandes projetos, a conjugação ou
associação direta da barragem e da casa de força,
I. INTRODUÇÃO
com supressão de condutos ou túneis. Nos
construída
pequenos aproveitamentos, a captação direta da
transversalmente aos vales com a finalidade de se
água de acionamento das turbinas é feita,
elevar o nível das águas dos cursos naturais,
geralmente, sem a interposição da barragem.
A
barragem
é
uma
estrutura
possibilitando o seu represamento.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
86
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As barragens de concreto gravidade maciça,
cerca de 15 a 20 m, além da galeria de fundação.
também chamadas simplesmente barragens de
Essas galerias horizontais são interligadas por
gravidade, são geralmente de seção triangular,
furos de drenagem.
resistem aos esforços horizontais e verticais,
empuxos d’água e subpressão, respectivamente,
Ainda de concreto existem as de contrafortes,
apenas através de seu peso próprio. Até algum
dotadas de um elemento de vedação constituído
tempo atrás, elas eram executadas também em
por uma laje plana de concreto ou até de madeira,
alvenaria de pedras argamassadas.
conhecidas por Ambursen ou ainda por arcos,
denominadas de arco múltiplo. Tanto as lajes,
Atualmente, o concreto convencional tem sido
substituído
alternativamente
por
quanto os arcos apóiam-se nesses contrafortes.
concreto
compacto a rolo – CCR.
As barragens em arco possuem uma forte
curvatura horizontal, com concavidade voltada
O CCR emprega equipamentos de grande
para jusante, descarregando os esforços reativos
produção,
para suas ombreiras. Quando esse tipo de
similares
aos
empregados
em
barragens de terra, havendo uma substancial
barragem
apresenta
ainda
uma
curvatura
redução do consumo de materiais de custo
acentuada no sentido vertical, especialmente na
elevado, uma sensível redução no uso de formas,
sua parte central, ela é considerada como do tipo
além de simplificação e redução na infraestrutura
abóbada.
de apoio, sem que haja qualquer diferença quanto
à qualidade do produto final entre os dois
Em
geral,
as
métodos.
independentemente
barragens
de
serem
de
de
concreto,
concreto
convencional ou de CCR, podem apresentar
Comparativamente ao concreto convencional, o
trechos submersíveis ou de crista vertente.
uso do CCR resulta em custo unitário inferior,
sendo a diferença diretamente proporcional aos
As barragens de terra possuem em grande parte
volumes envolvidos, que é maior quanto maior o
de seu volume um elemento impermeabilizante
volume a empregar.
constituído de argila ou silte, podendo ter seção
homogênea ou zoneada, dotadas de filtro,
Uma drenagem eficiente é de fundamental
proteções contra erosão nos taludes, entre outros.
importância tanto no plano de fundação, quanto
para economizar concreto, usando-se, para isso,
Quando a barragem de terra possui maiores
drenos situados no corpo da barragem de
proporções de material permeável, como areia e
concreto gravidade.
pedregulho, ela é considerada como zoneada.
Para barragens de altura considerável, usam-se
Como as barragens de terra não prevêem
ainda galerias horizontais, em distância vertical de
transbordamento d’água, deve-se ter especial
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
87
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
cuidado na fixação da altura de sua crista. Essa
•
A forma do vale em que ela será erigida;
distância, denominada de borda livre, é em função
•
Aspectos de construção, tais como a
de três fatores. Um deles diz respeito à
disponibilidade dos materiais constituintes
profundidade do reservatório junto à barragem, o
para sua construção;
•
outro à velocidade do vento e o último diz respeito
Condições operacionais de execução de
à extensão da superfície desse reservatório,
outras estruturas auxiliares permanentes,
medida em linha reta a partir da barragem,
tais como vertedouro e tomada d’água,
conhecido como fetch. Exemplificando, para fetch
sendo relevante ainda o desvio do rio
de até 2,0 km, barragens com até 10,0 m de
durante essa fase.
altura, a borda livre a ser adotada será de 1,0 m.
Exemplificando o exposto acima, uma barragem
As barragens de enrocamento possuem uma
de concreto gravidade, dependendo de sua altura,
seção transversal em que a maior parte consiste
pode exercer valores considerados altos no plano
de fragmentos de rocha e a menor parte, em geral
de sua fundação, exigindo, muitas vezes, rochas
apenas a zona vedante, de outros materiais.
sãs. Ou ainda, uma barragem de concreto
gravidade não deve prescindir de um vale estreito,
O enrocamento é jogado em camadas de 10 a 20
onde, certamente, terá seu volume bastante
m (às vezes mais) e ligeiramente compactada por
minimizado,
meio de jatos d’água. Empregam-se também
quantidade considerável de materiais rochoso e
equipamentos vibratórios.
arenoso, com facilidade de aquisição e transporte
além
de
não
dispensar
uma
do cimento até o local da obra.
A largura da crista de uma barragem é adotada
inicialmente em relação ao método construtivo.
Onde houver disponibilidade de solo fino, com
Quando se deseja acessar as duas ombreiras,
material rochoso de difícil obtenção em áreas de
criando-se um corredor de alto tráfego, com
empréstimo usa-se uma barragem de terra
cargas pesadas sobre a sua crista, prevêem-se
homogênea.
larguras da ordem de 10,0 a 12,0 m.
Caso os materiais provenientes de escavações
III. FATORES DE ESCOLHA DO TIPO DE
obrigatórias sejam rochosos, tendo volumes
BARRAGEM
consideráveis
para
serem
empregados
nos
e
taludes de uma barragem, envelopados por um
econômico, sem levar em conta os político-
núcleo de material menos permeável, pode-se
sociais, os aspectos predominantes de uma
usar uma barragem de enrocamento.
Atendo-se
apenas
aos
fatores
técnico
melhor escolha do tipo de barragem a ser adotada
As barragens de enrocamento podem ser ainda
são, principalmente, dentre outros:
•
Aqueles envolvidos com as condições
usadas quando os materiais terroso e argiloso se
geológicas no local de sua fundação;
encontram somente à grande distância, sendo que
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
88
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
a diferença entre o custo financeiro sobre o solo
Visto
transportado, posto obra e compactado e o custo
hidrelétricos existentes no Brasil são antigos, com
do
ser
a maioria projetada sem a devida consideração do
equilibrada pelo menor volume de barragem de
fator assoreamento, é comum, infelizmente,
enrocamento, utilizando, nesse caso, taludes mais
encontrar reservatórios quase inutilizados, por
altos.
deixarem
enrocamento
correspondente
pode
que
muitos
dos
simplesmente
empreendimentos
de
considerar,
por
exemplo, desmatamentos em regiões de solos de
IV. ASSOREAMENTO
pouca resistência contra erosão.
O assoreamento do reservatório delimita muitas
V. SEGURANÇA
vezes vida a útil da própria barragem.
Sabe-se que a maioria dos acidentes com
O assoreamento pode atingir intensidade máxima
barragens mais altas se dão durante os primeiros
em regiões de pluviosidade muito baixa, cobertura
cinco anos de sua vida útil e notadamente durante
vegetal mínima, topografia acidentada, onde,
o primeiro enchimento, quando as fundações e
nesse
ombreiras e os aterros são submetidos às tensões
caso,
predominam
rochas
do
tipo
sedimentares arenosas ou formações aluvionares
devido ao reservatório.
abundantes de areia e cascalho.
Independentemente disso, qualquer barragem é
É
sabido
que
o
equilíbrio
hidráulico-
projetada
para
que
se
tenha
nível
de
sedimentológico de um rio é perturbado quando
desempenhos satisfatórios ao longo de sua vida
encontra uma barragem, fazendo com que haja
útil, sendo necessário que, após a sua conclusão
uma desaceleração da corrente líquida.
e no período de sua operação, esse nível seja
acompanhado e monitorado.
No Brasil, as pesquisas sobre os dados do
conteúdo médio de sólidos eram, até bem pouco
Os efeitos de intemperismos, desgaste natural,
tempo, inexistentes nos nossos rios. Autores
fadiga sob solicitações, entre outros podem alterar
brasileiros mencionam, para a região sul, medidas
seu coeficiente de segurança, podendo ser
num período de nove anos de taxas da ordem de
também minimizados através de uma manutenção
1,5% e 0,8%, verificadas, respectivamente, nos
eficiente e programada. Como resultado imediato,
reservatórios
Capivari-
tem-se um retardamento de seu envelhecimento,
Cachoeira e Passo Real. Já alguns autores
diminuição de obras reparadoras, bem como de
estrangeiros mencionam taxas de carreamento de
seus respectivos custos, conferindo-lhe uma maior
sólidos em regiões desfavoráveis na faixa de 500
segurança global.
das
barragens
de
a 2.000 m3/km 2/ano, o que corresponderia a taxas
de assoreamento da ordem de 0,5 a 3,0% da
A segurança tende, pois, a ser um dos quesitos
capacidade do reservatório considerado por ano.
mais relevantes no projeto, construção e operação
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
89
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
de uma barragem. Não só devido aos impactos
Dessa
forma,
sócio-econômicos, como também os ambientais.
inspecionadas rotineira ou informal, periódico, e
formalmente
as
em
barragens
ocasiões
deverão
especiais
ser
e
Defini-se a segurança de uma barragem como
emergencialmente. Esses tipos de inspeção são
sendo aquela na qual ela foi projetada para
recomendados
suportar todos os esforços previstos durante a sua
Barragens,
vida útil, permitindo que sua estabilidade estrutural
participantes ter conhecimento técnico de projeto,
não
da
construção, causas de deterioração e ruptura de
passagem de cheias previstas em projeto,
barragens. Essa classificação permite ainda uma
procurando cumprir sua função e finalidade,
coerência
adequando-se ainda ao meio ambiente, sabendo
manutenção e de melhorias .
seja
ainda
comprometida
quando
pelo
CBDB,
na
Comitê
devendo
alocação
de
Brasileiro
as
de
equipes
recursos
de
que a sua ruptura pode ter conseqüências de
ordem imensurável.
É claro que a leitura da instrumentação existente
numa barragem deve ser feita sistematicamente
As principais causas de acidentes com barragens
visando a avaliar o seu comportamento, devendo
de terra são, dentre outras, aquelas devidas ao
ser prática das inspeções rotineiras, visto que
transbordamento por insuficiência hidráulica do
alguns tipos de deterioração apresentam uma
vertedouro ou por falha operacional, por erosão
evolução extremamente rápida, chegando, em
interna (conhecida por “piping”), por recalques
curtíssimo prazo, a uma situação incontrolável de
excessivos do aterro ou fundação, por defeitos de
ruína. Como exemplo, pode-se citar os casos de
construção devido à deficiência de compactação
erosão interna em barragem de terra que, na
do aterro, entre outros. Em grande parte dos
dependência do tipo de solo, do gradiente
casos, as causas de ruptura de uma barragem
hidráulico e das tensões confinantes, podem
podem ser responsabilizadas ao projeto, bem
evoluir rapidamente.
como também à falta de uma melhor fiscalização
durante sua construção.
A boa manutenção, embora não possa muitas
vezes eliminar o assoreamento progressivo de um
VI. MANUTENÇÃO
reservatório, pode minimizar o processo, seja
O nível de monitoramento de uma barragem vai
através do plantio de vegetação ciliar para
depender quase que exclusivamente do grau de
proteção das margens do reservatório, drenagens
responsabilidade e função pelas quais ela foi
pluviais localizadas, passando pela construção de
concebida.
estruturas auxiliares de desarenação, até a
dragagem parcial ou até total do material
Algumas empresas classificam suas barragens
depositado. Nesse último caso, o investimento
pelo seu potencial de risco, bem como pela sua
financeiro, frente aos benefícios, assegurados
vulnerabilidade.
pode não ser viável, fazendo com que a usina
conviva com o assoreamento verificado, correndo-
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
90
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
se o risco de uma completa inutilização do
uma barragem e de uma adutora está situado em
reservatório.
cerca de 100 anos.
VII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
REFERÊNCIAS
O tempo de vida útil de uma barragem está,
[1] Diversos autores, Design of Small Dams,
inicialmente, na dependência do bom ou mau
United States Department of the Interior, 1987.
desempenho do seu projeto, de sua construção,
de sua operação e de sua manutenção, sejam
[2] Diversos autores, Safety Evaluation of Existing
eles atuando isoladamente ou em conjunto,
Dams, United States Department of the Interior,
refletindo, com isso, na taxa de depreciação a ser
1987.
determinada.
[3] Schreiber, Gerhard Paul, São Paulo, Edgard
No
caso
específico
de
segurança,
o
Blücher, Rio de Janeiro, Engevix, 1977.
comprometimento pode ser visível a partir de 50
anos de vida média, quando daí começam a
[4] Carlos Henrique de A. C. Medeiros, Utilização
aparecer os primeiros problemas mais graves.
de Técnica de Análise de Probabilidade de Risco
na Avaliação de segurança de Barragens, Anais
Além da questão de segurança da barragem e do
do
XXII
Seminário
assoreamento do reservatório, já abordados,
Barragens, 1999.
Nacional
de
Grandes
outros fatores podem ainda ser relevantes para
desativação parcial ou total da operação de uma
[5] João Francisco Alves Silveira, Diretrizes para a
usina, influindo também no tempo de vida útil de
Instrumentação de Pequenas e Médias Centrais
uma barragem. Citam-se, por exemplo, o não
Hidrelétricas, Anais do 1o Simpósio Brasileiro
atendimento
Sobre Pequenas Médias Centrais Hidrelétricas,
e
conformidade
à
legislação
ambiental, hoje em dia muito exigente no Brasil,
1998.
até acidentes não previstos em outros órgãos da
usina, tidos, muitas vezes, como economicamente
[6] Pedro Lagos M. Filho e Amilton Geraldo,
inviáveis de serem reparados.
Tópico Barragens e Reservatórios, Geologia de
Engenharia, Associação Brasileira de Geologia de
Além desses fatores, outro diz respeito ao tempo
Engenharia, 1998.
de vida útil econômico da usina, nesse caso,
inferior ao da própria barragem.
Assim, levando-se em consideração a experiência
internacional,
bem
como
a
de
diversas
concessionárias do setor elétrico brasileiro, podese considerar que o tempo de vida média útil de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
91
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Barramento
RESUMO
Os
às recomendações dos fabricantes pode-se dizer
barramentos
elétricos
são
que a vida útil dos barramentos é de 35 anos.
utilizados
basicamente para realizarem a conexão entre
equipamentos da subestação de energia elétrica
I. INTRODUÇÃO
através dos agentes de campo elétricos e
O barramento é um arranjo utilizado dentro de
magnéticos, para os quais os barramentos
subestações visando fazer o acoplamento entre
constituem
e
equipamentos, como por exemplo, linhas de
das
transmissão e tranformadores. Em função da
necessidades operacionais e de manobra dos
confiabilidade exigida para o atendimento da
circuitos elétricos. Para a realização de manobras
carga, é selecionado o tipo de arranjos do
de
barramento.
como
guias.
dimensionamento
carga
barramentos
serão
dentro
são
Sua
em
da
escolha
função
subestação,
conectados
a
estes
disjuntores,
chaves seccionadoras, linhas de transmissão,
A região do barramento em uma subestação
linhas de distribuição, transformadores, etc. Os
inclue os seguintes itens:
barramentos podem ser fabricados com materiais
•
Condutores do barramento;
de cobre ou de alumínio, com ou sem isolação. As
•
Isoladores suportes do barramento;
perdas por efeito Joule são controladas pela
•
Conexões
escolha dos condutores com áreas de seções
entre
o
barramento
e
o
seccionador do barramento;
transversais adequadas às correntes que deverão
•
Seccionador do barramento;
conduzir, em função da escolha de materiais com
•
Conexões entre as seccionadoras de
resistividade
compatíveis.
As
correntes
são
barramento e os disjuntores;
proporcionais às potências a serem transportados
•
Disjuntores, incluindo seccionamento do
e inversamente proporcionais aos níveis de
barramento ou disjuntor de acoplamento
tensão adotados. Os barramentos utilizados no
das barras;
sistema
elétrico,
decorrentes
dos
estão
tipos
sujeitos
e
a
intensidades
falhas
•
das
Componentes como transformadores de
potencial, para-raios, reatores, algumas
solicitações a que são submetidos e também de
vezes conectados ao barramento.
sua capacidade de resistir às mesmas. Pode-se
afirmar que a vida útil dos barramentos está
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
intimamente relacionado com as condições de
Os barramentos são empregados principalmente
operação do sistema elétrico, caso seja obedecido
em subestações de sistemas elétricos objetivando
a realização de manobras de cargas, dentro do
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
92
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
layout destas subestações, os equipamentos
para permitir que as atividades de inspeção,
elétricos deverão possuir no layout os seguintes
limpeza, e manutenção sejam executadas.
requisitos
básicos:
separação
espacial,
zoneamento para manutenção, disposição das
Tensão
fases
nominal equipamento energizado para o mais
do
barramento,
separação
elétrica,
segurança da zona do barramento.
[kV]
Separação mínima de qualquer ponto do
próximo condutor energizado
Até 15
2,59
Na separação espacial, existem distâncias que
88
3,20
governam o espaçamento entre componentes e
132
3,50
as fases do barramento, são elas:
275
4,57
•
•
•
Distância para a terra: entre as partes
energizadas e as estruturas eterradas;
No
Distância entre fases: entre as partes
equipamentos deverão ser isolados e fisicamente
energizadas das diferentes fases;
separados
Distância de separação: entre as partes
energizados.
zoneamento
para
dos
manutenção
equipamentos
dos
vizinhos
energizadas e o limite da zona de
manutenção. Estes limites pode ser a terra
A disposição dos condutores do barramento
ou a plataforma onde a equipe de
podem ser dispostos de várias maneiras, e a
manutenção trabalham.
Figura 1 apresenta estas maneiras para o
barramento duplo.
A tabela a seguir apresenta a separação mínima
para as instalações externas do tipo aberta para
B
A
C
D
uso em sistemas efetivamente aterrados.
Teste
de
Impulso
Valor
–
de
Tensão
nominal
[kV]
pico [kV]
l
l
l
Separação Separação
mínima
para
mínima
a entre fases
terra [mm]
no ar [mm]
l
l
l
l
l
l
l
l
l
lll
lll
lll
lll
450
110
863
989
550
132
1086
1219
650
165
1270
1473
900
220
1779
2057
Em subestações externas, o arranjo D é preferido
1050
275
2082
2388
em relação aos arranjos A, B, e C pelas seguintes
Figura 1 – Disposição das fases do barramento
razões:
•
Esta outra tabela apresenta as distâncias mínimas
de separação de segurança entre equipamentos
Um colapso em um barramento ou fase
não coloca em perigo o outro barramento
ou fase;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
93
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Nos arranjos arranjos A e C é difícil
separar as duas zonas de manutenção dos
barramentos e proporcionar um acesso
independente para os dois barramentos.
A proteção do barramento em subestações
internas, devidos aos agentes atmosféricos
e
outros perigos, acompanhados, nos casos de
algumas subestações celular, com segregação
física, toma os arranjos A, B e C mais
convenientes.
A seguir são apresentados as formas básicas de
arranjo
de
barramentos
que
poderão
Figura 2 – Barramento singelo
ser
instalados numa subestação de energia elétrica.
Estes tipos de barramentos são construídos em
Estes barramentos são utilizados em subestações
função das necessidades de confiabilidade do
transformadoras e de distribuição quando a
sistema.
segurança de alimentação dos consumidores
pode ser obtida por intermédio de comutações
II.1. BARRAMENTO SINGELO
(redes interligadas), pode-se utilizar também em
O barramento singelo (Figura 2) tem como
redes onde não há necessidade de fornecimento
características mais importantes:
contínuo.
•
•
Boa visibilidade de instalação: com isso é
reduzido o perigo de manobras errôneas
II.2. BARRAMENTO AUXILIAR
por parte do operador;
O
Reduzida flexibilidade operacional, em
conectados
casos de distúrbios ou trabalhos de revisão
intermédio de um disjuntor, apresentando as
no barramento é necessário desligar toda
seguintes características:
•
a subestação;
•
barramento
Livre
ao
auxiliar
normalmente
barramento
possibilidade
de
principal
manobra
são
por
para
qualquer disjuntor, sem desligamento de
Baixo custo de investimento.
derivação correspondente. Possui alta
segurança de alimentação;
•
Conexões de derivações sem disjuntor e
sem utilização dos barramentos principais.
Este tipo de barramento é aplicado em pontos de
rede
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
94
aonde
é
exigida
alta
segurança
de
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
alimentação ou em conexão com barramentos
II.4. BARRAMENTO TRIPLO
múltiplos, para localidades com forte poluição de
O barramento triplo (Figura 4) é uma construção
ar, quando a limpeza acarreta desligamento
muito dispendiosa e deve ser utilizado somente
freqüentes.
em casos muito especiais. Suas características e
aplicação principais são:
•
II.3. BARRAMENTO DUPLO
O barramento duplo (Figura 3) deve ser utilizado
Grande possibilidade de manobras em
serviço;
quando:
•
Altos custos;
•
•
Má visibilidade da instalação, implicando
•
Em instalações de grande porte que
trabalham com tensões e freqüências
em grandes perigos de manobra errônea
diferentes;
por parte do operador.
Existem vários consumidores em uma
instalação, cujos valores do consumo são
reunidos em uma única alimentação;
•
É necessário o serviço isolado de vários
pontos de alimentação devido ao valor das
correntes de curto circuito;
•
O
serviço
de
manutenção
de
um
barramento não irá acarretar em qualquer
interrupção.
Figura 4 – Barramento triplo
Este barramento é utilizado onde é exigida uma
operação contínua em grupo, com qualquer
disposição
das
alimentações.
O
terceiro
barramento fica com objetivo de manutenção.
II.5. BARRAMENTO EM ANEL
No barramento em anel (Figura 5), um disjuntor
poderá sair de operação sem prejudicar o
Figura 3 – Barramento duplo
funcionamento normal da instalação. Neste tipo de
Este tipo de barramento é utilizado em pontos de
barramento todos os equipamentos localizados no
alimentação importantes ou em interligações de
anel devem ser dimensionados para a maior
sistemas.
corrente.
Este
sistema
é
inadequado
para
grandes
subestações, pois no caso de desligamento de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
95
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
dois disjuntores, poderá sair de operação partes
completas da instalação.
Boa facilidade para inspeção de todos os
equipamentos;
•
Exclusão da região do barramento, o
máximo
possíevl,
de
itens
como
transformadores de potencial, para-raios, e
chaves de aterramento.
Com relação à manutenção dos barramentos,
tem-se
para
a
manutenção
preventiva,
a
verificação da resistência de contato e nos casos
de barramentos isolados com gás SF6, verificar se
Figura 5 – Barramento em anel
não há vazamentos do gás. Caso não for
realizados estas manutenções preventivas torna-
II.6. SEGURANÇA NA REGIÃO DO BARRAMENTO
se necessário a realização da manutenção
As estatísticas das faltas mostram que as faltas
corretiva que seria a substituição dos condutores
nos barramentos são bastante raros. Suas
do barramento.
conseqüências são tão sérias que todas as
precauções possíveis deveriam ser tomadas para
III. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
evita-las.
A vida útil dos barramentos de energia elétrica são
afetados,
Os efeitos das faltas nos barramentos são menos
barramento
nas
singelo,
de
subestações
transferência
ocasionar
com
e
nível
de
valores recomendados pelo fabricante poderá
e com um e meio disjuntores, as precauções são
necessárias
pelo
carregamento, pois uma sobrecarga acima dos
sérios nas subestações com barramento em anel
mais
principalmente
alterações
nas
propriedades
do
condutor.
no
barramento duplo.
Quando a carga não possui um comportamento
constante ao longo do dia, possuindo picos de
A segurança do barramento pode ser aumentada
consumo, estes condutores deverão ser muito
com as seguintes providências:
•
bem dimensionado para não prejudicar na vida útil
Barramento ou fases do barramento sendo
colocados
umas
acima
das
do condutor, devido ao aumento da corrente e por
outras,
conseqüência, o aumento da temperatura.
particularmente em subestações externas;
•
As conexões dos circuitos não devem
Um dos ensaios que pode ser realizado para
cruzar sobre o barramento principal;
•
Utilizar
procedimentos
claros
verificação da vida útil dos condutores é o ensaio
de
de tração, visando medir a tensão de ruptura dos
manutenção;
condutores. Nesses ensaios são observados os
valores de alongamento e tensão de ruptura. A
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
96
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
vida útil do condutor do barramento será em
função da perda de resistência mecânica, que é
um fator de envelhecimento do mesmo.
Pode-se afirmar que a vida útil dos barramentos é
da ordem de 35 anos, sendo que este valor
poderá ser alterado segundo as condições de
operação que ele estiver submetido durante sua
vida útil.
REFERÊNCIAS
[1] Curi, M. A., Negrisoli, M. E. M., Fundação de
Pesquisa
e
Assessoramento
à
Indústria,
Subestações, Apostila do curso.
[2] Catálogos de fabricantes
[3] Norma IEC 439.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
97
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Caldeira
RESUMO
As
caldeiras,
I. INTRODUÇÃO
de
acordo
com
a
Norma
As
caldeiras,
de
acordo
com
a
Norma
Regulamentadora NR 13 - Caldeiras e Vasos de
Regulamentadora NR 13 - Caldeiras e Vasos de
Pressão, são equipamentos destinados a produzir
Pressão, são equipamentos destinados a produzir
e acumular vapor sob pressão superior à
e acumular vapor sob pressão superior à
atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia,
atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia,
excetuando-se os refervedores e equipamentos
excetuando-se os refervedores e equipamentos
similares utilizados em unidades de processo.
similares utilizados em unidades de processo.
Podem ser classificadas de diversas maneiras,
mas a forma mais comumente utilizada é sua
Também de acordo com a NR 13, as caldeiras
divisão em caldeiras a combustão e caldeiras
são classificadas como:
•
elétricas. As caldeiras a combustão são divididas
Caldeiras da categoria A são aquelas cuja
em aquotubulares (quando a água percorre o
pressão de operação é igual ou superior a
interior dos tubos da caldeira) e flamotubulares
1960 kPa (19,98 kgf/cm2);
•
(quando são os gases gerados no processo de
Caldeiras da categoria C são aquelas cuja
combustão que percorrem o interior dos tubos). O
pressão de operação é igual ou inferior a
processo de manutenção utilizado geralmente é o
588 kPa (5.99 ,kgf/cm2) e o volume interno
preventivo, com a realização de atividades em
é igual ou inferior a 100 (cem) litros;
•
intervalos regulares de tempo, conduzindo a
verificações
diárias,
semanais,
mensais,
caldeiras que não se enquadram nas
trimestrais, semestrais e anuais. Além disto,
regularmente
são
realizadas
inspeções
Caldeiras da categoria B são todas as
categorias anteriores.
nas
caldeiras de acordo com a NR-13. De acordo
De maneira geral, as caldeiras podem ser
ainda com a NR 13, ao completar 25 (vinte e
divididas em 3 grandes grupos: as caldeiras
cinco) anos de uso, na sua inspeção subseqüente,
flamotubulares, as caldeiras aquotubulares e as
as caldeiras devem ser submetidas a rigorosa
caldeiras elétricas.
avaliação de integridade para determinar a sua
vida remanescente e novos prazos máximos para
I.1. CALDEIRAS FLAMOTUBULARES
inspeção, caso ainda estejam em condições de
As caldeiras flamotubulares são caracterizadas
uso. Desta forma, sugere-se como vida útil das
por seu processo de combustão ocorrer no tubo-
caldeiras o valor de 25 anos.
fornalha. Uma vez queimado o combustível, os
gases quentes passam a percorrer internamente
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
98
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
os tubos, onde fornecem calor à água até que
água aquecida ou para baixas quantidades de
esta atinja a vaporização. São caldeiras mais
vapor.
simples , tendo sido inicialmente utilizada em larga
escala em navios. São importantes nos processos
II. CARACTERÍSTICAS
industriais,
As
onde
fornecem
calor
para
caldeiras
são
compostas
por
vários
aquecimento. Entre suas vantagens frente às
equipamentos e acessórios. Os principais estão
outras caldeiras pode-se citar a facilidade de
descritos a seguir:
•
operação, a não necessidade de tratamento de
Fornalha - local destinado à queima do
água muito apurado; a fácil limpeza da fuligem e a
combustível, onde o calor é gerado através
simplicidade de substituição de tubos. Como
de reações de combustão. O combustível
desvantagens pode-se citar sua limitação quanto
pode ser sólido, líquido ou gasoso.
•
à capacidade de pressão e a dificuldade de
adaptação
de
equipamentos,
tais
superaquecedor,
economizador
de
como
ar
Caldeira - a caldeira propriamente dita
corresponde ao vaso fechado sob pressão
e
onde a água transforma-se em vapor
preaquecedor.
saturado
•
I.2. CALDEIRAS AQUOTUBULARES
Superaquecedor - o superaquecedor eleva
a temperatura do vapor produzido na
As caldeiras aquotubulares proporcionam uma
caldeira propriamente dita. A utilização
maior produção de vapor à pressões elevadas e à
deste
altas temperaturas. Neste tipo de caldeira a água
vapor
é
imprescindível
para
produção de energia, mas é pouco usado
circula no interior dos tubos e os gases da
em processo. Por vezes superaquece-se o
combustão circulam por fora. Seu princípio de
vapor para não haver condensação do
funcionamento está baseado na circulação natural
mesmo nas redes de distribuição.
da água, mantida pela diferença de densidade
•
conseguida por diferença de temperatura entre
temperatura da água de alimentação para
dois conjuntos de tubos. Evidentemente, com a
obter-se um maior rendimento do gerador
circulação natural tem-se limitada a pressão de
de vapor e para se evitar choques térmicos
trabalho que podemos alcançar na caldeira.
excessivos
Nesse sentido, se busca-se alcançar maiores
que
possam
danificar
os
materiais. Para isto utiliza os gases de
pressões, é necessário o auxílio de uma bomba
combustão após sua passagem pela
na circulação da água.
caldeira e pelo superaquecedor.
•
I.3. CALDEIRAS ELÉTRICAS
Preaquecedor de ar - trata-se de um
trocador de calor cuja finalidade é aquecer
Entre as caldeiras elétricas, as mais utilizadas são
o ar que será utilizado na queima do
as caldeiras a eletrodos submersos e a jato de
combustível, aproveitando o calor residual
água, sendo as caldeiras elétricas a resistores
dos gases de combustão. Desta maneira
particularmente empregadas para a produção de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
Economizador - o economizador eleva a
melhora-se a combustão na fornalha
99
Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
mantendo-se a temperatura de regime
III.
mais elevada.
PREVENTIVA
Chaminé - é o componente que garante a
Os sistemas de controle e segurança da caldeira
circulação
devem ser submetidos à manutenção preventiva
dos
gases
quentes
da
combustão através de todos os sistemas
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
ou preditiva.
pelo efeito de tiragem, que pode ser
natural ou forçada através de ventiladores.
Para as caldeiras, a manutenção preventiva é
usualmente dividida em intervalos regulares de
As principais características das caldeiras podem
tempo.
ser sintetizadas nos parâmetros apresentados a
procedimentos para cada um destes intervalos de
seguirl:
tempo.
•
•
A
seguir
relata-se
os
principais
Pressão Máxima de Trabalho Admissível:
é o maior valor de pressão compatível com
Inspeção diária: uma das principais medidas a se
o código de projeto, a resistência dos
adotar é a realização da descarga de fundo na
materiais utilizados, as dimensões do
caldeira. Seu objetivo é a retirada de lodo e de
equipamento
toda a sedimentação que ocorreu durante a
e
seus
parâmetros
operacionais.
operação devido à presença de impurezas na
Capacidade de produção de vapor: peso
água utilizada na caldeira. Estas descargas
de vapor que a caldeira é capaz de gerar
devem ser realizadas preferencialmente com a
em uma hora
caldeira operando a baixa carga, tomando-se o
cuidado de não permitir a redução excessiva do
Toda caldeira deve ter afixada em seu corpo, em
nível de água. No caso dos coletores das paredes
local de fácil acesso e bem visível, placa de
dos tubos de água na fornalha, as descargas não
identificação indelével com, no mínimo, as
devem ser realizadas com a caldeira produzindo
seguintes informações:
vapor. Outro cuidado que deve ser tomado
•
Fabricante;
diariamente é a limpeza do indicador de nível da
•
Número de ordem dado pelo fabricante da
água e de alarme. O número de descargas
caldeira;
considerado ideal varia de 3 a 6 por dia.
•
Ano de fabricação;
•
Pressão máxima de trabalho admissível;
Inspeção semanal: Deve-se verificar a operação
•
Pressão de teste hidrostático;
das válvulas de segurança manualmente, sendo
•
Capacidade de produção de vapor;
que esta atividade, por motivos de segurança,
•
Área de superfície de aquecimento;
deve ser realizada com a caldeira operando com
•
Código de projeto e ano de edição.
pouca carga. Além disto, deve-se observar em
todas as válvulas a existência de vazamentos.
Para as caldeiras a óleo deve-se realizar ainda a
limpeza dos filtros de óleo.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 100 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Inspeção
mensal:
Deve-se
verificar
se
os
Complementando
as
atividades
descritas
sopradores de fuligem operam normalmente e se
anteriormente, devem ainda ser realizadas, em
não existe obstrução no furo da sede da válvula
cumprimento
de drenagem do sistema de tubulação do
inspeções periódicas constituída por exames
soprador.Deve-se efetuar a limpeza dos filtros de
interno e externo. Estas inspeções devem ser
água. Os contatos elétricos devem ser limpos do
executadas nos seguintes prazos máximos:
pó e de possíveis pontos de oxidação. Deve-se
•
verificar se todos os purgadores de vapor estão
trimestral:
Deve-se
verificar
as
condições gerais dos isolantes e da alvenaria,
na
NR-13,
12 (doze) meses para caldeiras das
12 (doze) meses para caldeiras de
recuperação
Inspeção
especificado
categorias A, B e C;
•
operando em condições normais.
ao
de
álcalis
de
qualquer
categoria;
•
24 (vinte e quatro) meses para caldeiras
especialmente o material refratário que envolve a
da categoria A, desde que aos 12 (doze)
fornalha. Deve-se verificar se os tubos do pré
meses sejam testadas as pressões de
aquecedor
abertura das válvulas de segurança;
de
ar
possuem
vazamento
ou
•
entupimento causado por fuligem.
40
(quarenta)
meses
para
caldeiras
especiais
Inspeção semestral: Sugere-se que a cada seis
meses a caldeira tenha uma parada para a
A NR-13 determina também que estabelecimentos
realização de uma revisão geral. Neste caso são
que possuam "Serviço Próprio de Inspeção de
analisados detalhadamente o material refratário e
Equipamentos" podem estender os períodos entre
o material isolante e as superfícies dos tubos,
inspeções de segurança, respeitando os seguintes
coletores e do pré aquecedor de ar.
prazos máximos:
•
Inspeção Anual: Além das atividades realizadas
na inspeção semestral, neste caso deve-se ainda
18 (dezoito) meses para caldeiras das
categorias B e C;
•
proceder a limpeza de toda a superfície de
30 (trinta) meses para caldeiras da
categoria A.
aquecimento da caldeira, tanto externa como
interna. Deve-se ainda verificar as condições
gerais do superaquecedor.
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Segundo a NR-13, ao completar 25 (vinte e cinco)
anos de uso, na sua inspeção subseqüente, as
Todos os procedimentos descritos anteriormente
são de caráter geral. Existem diversos outros
procedimentos
específicos
que
devem
ser
realizados de acordo com as características
particulares de cada equipamento.
caldeiras devem ser submetidas a rigorosa
avaliação de integridade para determinar a sua
vida remanescente e novos prazos máximos para
inspeção, caso ainda estejam em condições de
uso.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 101 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Entretanto, a própria NR 13 reconhece que a vida
útil da caldeira pode ser maior quando cita que
nos estabelecimentos que possuam "Serviço
Próprio de Inspeção de Equipamentos" o limite de
25 (vinte e cinco) anos pode ser alterado em
função do acompanhamento das condições da
caldeira, efetuado pelo referido órgão.
Considerando-se estas colocações, sugere-se
estimar a vida útil econômica das caldeiras como
sendo de 25 anos.
REFERÊNCIAS
[1] Norma Regulamentadora NR-13 – Caldeiras e
Vasos de Pressão, Secretaria de Segurança e
Saúde do Trabalho, Ministério do Trabalho, Abril
de 1995
[2] Torreira, R. P. Geradores de Vapor, Editora
Libris, 1995
[3] Vinha, R. Operação de Caldeiras, Apostila,
SENAC – SP, 1996
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 102 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Câmara e Galeria
RESUMO
produtos químicos, como Cloro ou Sulfato Ferroso
O Sistema de Câmaras e Galerias numa Central
para ajudar na eliminação de microorganismos
Térmica está associado ao Sistema de Água de
vivos que, se encrostados nas Câmaras e
Circulação ou outro que trabalhe com grandes
Galerias,
volumes de água. As Câmaras e Galerias
transferência de água quando soltam, provocam
compreendem principalmente as tubulações que
problemas
transportam a Água de Refrigeração Principal
condensadores e requerem um grande tempo
desde a estrutura da Tomada D’água Principal até
para limpeza. Baseado na pior condição que seria
a descarga, que pode se dar no mar, no rio, no
o uso da água do mar, a experiência mostra que a
lago ou em algum poço de selagem ou Câmara
vida útil dos principais componentes do Sistema
intermediária. Câmaras comumente é o nome
de Câmaras e Galerias não é maior do que 25
dado ao espaço existente no início ou fim de
anos.
alguma
galeria.
Normalmente,
através
além
de
de
diminuírem
entupimento
dos
a
área
tubos
de
dos
das
Câmaras, a Água de Circulação entra ou sai da
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
Usina. Galerias são as estruturas usadas para
O Sistema de Câmaras e Galerias tem as
transportar esta água. As Galerias têm a mesma
seguintes funções:
finalidade que as tubulações e são feitas de
•
Transportar a água de refrigeração ( Água
concreto. De uma maneira geral, as Galerias
de Circulação) desde a tomada d’água até
interligam as Câmaras. Como a quantidade de
a descarga após o Condensador;
energia rejeitada nos condensadores de uma
•
Usina Térmica é elevada, cerca de 33% da
energia total dos Geradores de Vapor, necessita-
Servir de meio para adição de produtos
químicos para tratamento da água;
•
Servir de estrutura de suporte para
se de uma grande quantidade de água para
instalação dos equipamentos mecânicos
efetuar este resfriamento. Esta água poderá vir do
de purificação da água de refrigeração.
mar, de um rio, de lago ou mesmo de um circuito
fechado com torres de resfriamento. Na Câmara
II. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
onde se dá a sucção desta água (Água de
Numa Usina Térmica, dependendo de sua
Circulação),
capacidade, as Câmaras e Galerias podem ter
temos
todos
os
equipamentos
mecânicos necessários à purificação da água e as
tamanhos bem grandes.
Bombas que irão fazer a transferência desta
através das Galerias. Também, nesta câmara,
Para usinas de grande potência, as Câmaras de
estão instalados os sistemas de injeção de
entrada de água, normalmente, são divididas em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 103 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
vários compartimentos, uma para cada bomba,
Para evitar incrustações de microorganismos deve
podendo ter comportas de interligação entre elas.
ser mantido um fluxo mínimo de água em todos os
Estas
para
canais, ou seja, em todas as caixas dos
isolamento durante manutenções, da mesma
condensadores. O Ajuste de fluxo se faz em
maneira que possui sistemas de drenagens para
função da corrente das Bombas de Água de
permitir limpeza. Em se tratando de uma Câmara
Circulação.
Câmaras
possuem
comportas
intermediária, deverá possuir sistemas de suspiro
para permitir o enchimento.
As
Câmaras
de
entrada
condensadores
de
grandes
sistemas
de
e
saída
centrais
limpeza
dos
devem
A água do Sistema de Circulação, após passar
possuir
contínua
pelos equipamentos de purificação mecânica, vai
internamente dos Condensadores. Estes sistemas
para as Câmaras de sucção. Estas Câm aras,
operam com bolas abrasivas que são injetadas
normalmente, são interligadas por comportas. As
na Câmara de entrada do Condensador e
Bombas de Circulação bombeiam esta água para
recolhidas na Câmara de saída do Condensador.
o condensador. Câmaras como as de entrada e
Estas bolas, ao passarem pelos tubos do
saída do Condensador, normalmente, possuem
condensador, retiram qualquer microorganismo
sistemas de extração de ar ligados a bombas de
que está tentando se fixar nas paredes internas
vácuo.
dos tubos dos condensadores.
O suspiro das Câmaras dos Condensadores
As Câmaras, tanto de entrada quanto de saída
promovem o necessário efeito sifão para a
dos Condensadores, são providas com escotilhas
operação das bombas de Circulação. O efeito
de entrada para permitir que técnicos façam
sifão se faz necessário, tendo em vista que as
inspeções e testes nos tubos dos Condensadores.
bombas de Circulação são de grande vazão,
porém de baixa pressão de descarga. Em
Após passar pelos condensadores, a água de
conseqüência, a menos do auxilio do efeito sifão,
refrigeração é descarregada através de várias
não tem capacidade suficiente para bombear água
galerias, normalmente uma para cada caixa do
através dos condensadores.
condensador.
Para permitir manutenções e inspeções durante
Seguindo estas galerias, a água pode ir direto
períodos de parada para manutenção da planta,
para o canal ou túnel de descarga ou, no caso de
estas Câmaras e Galerias deverão prover portas
uma Central com várias usinas, para um poço de
de
selagem.
visitas
e
escadas
em
trechos
pré-
determinados, bem como adaptações de sistemas
de ventilação especiais para permitir retirar gases
O poço de selagem consiste de uma Câmara de
e o odor que normalmente é muito forte em virtude
surto e, em alguns casos, de várias pequenas
das incrustações de microorganismos marinhos.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 104 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
câmaras, sendo uma para cada caixa de
III. INSTRUMENTAÇÃO
condensador.
Em virtude de os sistemas serem muito mais
estáticos, a instrumentação relacionada com este
Além da água que vem do Condensador, outras
sistema é muito pequena.
águas são descarregadas através do Poço de
Selagem:
•
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Água do sistema de refrigeração de
As manutenções corretivas mais comuns nos
serviço: no caso das usinas nucleares,
Sistemas de Câmaras e Galerias vão ser a
este é um sistema de segurança e,
limpeza em conseqüência de encustrações de
portanto, tanto as Câmaras da tomada
cracas, microorganismos e outros. Esta limpeza é
d’água
anual ou por ocasião das grandes paradas para
como
as
Galerias
e
os
equipamentos são de classe sísmica e de
manutenção.
segurança nuclear;
•
•
Em se tratando de Usina Nuclear, rejeitos
Da mesma maneira, StopLogs e Comportas
oriundos do Sistema de Tratamento de
sofrem manutenção por ocasião das paradas,
Rejeitos Líquidos;
normalmente incrustações e ferrugens são os
Em se tratando de Centrais Térmicas
problemas mais encontrados.
Convencionais, todo tipo de resíduos
líquidos;
•
Descarga
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
de
outros
sistemas
de
A vida útil dos sistemas que compreendem
refrigeração, por exemplo, Refrigeração do
Câmara e Galerias é bastante grande se
Edifício da Turbina.
pensarmos
somente
em
concreto.
Mas
considerando que pequenas centrais térmicas
A Câmara de Surto do Poço de Selagem serve
podem usar tubulações de metal no lugar das
como elemento amortecedor durante transientes
galerias, o agravante é a atmosfera corrosiva para
causados pelo desligamento das bombas de água
casos de usinas situadas na beira do mar, mesmo
de refrigeração de diferentes unidades de uma
considerando
Central.
Catódicas e outros instalados nos equipamentos
os
Sistemas
de
Proteções
metálicos.
Comportas são sempre instaladas para evitar o
retorno de água aos compartimentos quando uma
Com base na pior condição que seria o uso da
das linhas que vem do condensador estiver em
água do mar, a experiência mostra que a vida útil
reparos.
dos principais componentes do Sistema de
Câmaras e Galerias não é maior do que 25 anos.
Normalmente, as comportas são removidas ou
manuseadas por uma ponte rolante.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 105 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
REFERÊNCIAS
CFOL - Curso de Formação de Operador
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
– Eletronuclear SA.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 106 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Canal de Descarga
RESUMO
O
canal
tipo piscina para oxigenação e diminuição da
de
descarga
representa
um
dos
temperatura da água.
elementos necessários no processo de eliminação
de resíduos provenientes dos processos de
A operação das centrais termonucleares e
produção
centrais
termelétricas gera rejeitos em três estados físicos
nucleares e termelétricas, cuja finalidade é
distintos: gasosos, sólidos e líquidos, que são
esvaziar essas unidades de limpeza. Dependendo
gerenciados de acordo com as normas vigentes.
de
energia
elétrica
das
das características químicas da água necessária
nos processos, quanto à causticidade, acidez,
Os rejeitos gasosos são constituídos de emissões
temperatura e sólidos carreados, o meio ambiente
atmosféricas
pode ser seriamente comprometido, caso não
queima de óleo diesel e óleo combustível em
exista um tratamento adequado, bem como pode-
equipamentos
se diminuir a vida útil do canal de descarga. Este
diretamente com a geração de energia nas
trabalho avalia os principais tratamentos de água
termonucleares e termelétricas em condições
de processo, bem como os tipos de resíduos e
normais de operação.
descontínuas,
auxiliares,
decorrentes
não
da
envolvidos
apresenta uma estimativa da vida útil do canal de
descarga, com observância a sua manutenção.
Essas centrais usam grandes quantidades de
Estima-se a vida útil em 40 anos.
água de resfriamento nos seus processos. Essa
água passa por tratamentos específicos de acordo
I. INTRODUÇÃO
com a sua origem e finalidade. Esses tratamentos
Os canais de descarga constituem importante
utilizam substâncias químicas, tais como produtos
elemento no processo de tratamento das águas
para
de processo com a eliminação dos resíduos
proliferação de microorganismos que possam
advindos
prejudicar o funcionamento da central, gerando,
da
operação
nas
centrais
limpeza,
produtos
contra
corrosão
e
termonucleares e termelétricas a vapor.
então, efluentes líquidos para o meio ambiente.
A principal finalidade dos canais de descarga é
De acordo com [1], um típico tratamento químico
esvaziar as unidades de limpeza, que podem ser
que pode ser efetuado é a adição de cloro como
de dois tipos: químico e físico. Essas unidades
no caso da Central Nuclear de Angra. Esta adição
recebem a água de processo. Podem ou não
não é o principal impacto causado no meio
possuir grandes tanques de águas superficiais do
aquático local, pois uma quantidade insignificante
é lançada no canal de descarga denominado Saco
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 107 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Piraquara de Fora. No entanto, a utilização do
para eliminação destes resíduos, também origina
cloro é absolutamente necessária para evitar a
afluentes que são lançados para o ambiente
proliferação dos microorganismos dentro de
aquático.
tubulações. Essa adição ocorre em dosagem bem
inferior a permitida pelas autoridades de controle
II. CARACTERÍSTICAS
ambiental.
Os canais de descarga são dimensionados
hidraulicamente para receber todo ou parcial
Nesse local, a interferência mais efetiva dos
volume de água de processo, cujo escoamento
efluentes líquidos, que podem provocar desgastes
deve ser o mais uniforme possível. Podem ser
no canal de descarga devido à causticidade e/ou
construídos em concreto armado ou rolado, com
acidez,
da
revestimento ou não, em função da vazão e da
temperatura da água do mar, sentida basicamente
temperatura d’água de processo, a qual deve ser
na faixa de 100 a 150 metros a partir do ponto de
a mais próxima possível da temperatura da água
lançamento no caso da Central Nuclear Angra 2.
dos rios e mares, de forma a não comprometer o
está
relacionada
à
elevação
meio ambiente.
Todavia, considerando a operação de Angra 2
como referência para diminuir esse efeito, pois a
De acordo com [2], a eficiência das estações de
refrigeração do circuito secundário é feita a uma
tratamento de água de processo, que influencia a
temperatura ligeiramente mais baixa do que a de
durabilidade dos canais de descarga e as
Angra 1, a descarga de água de Angra 2 é em
condições ambientais, é governada por diversos
volume maior (80 metros cúbicos por segundo)
fatores, destacando-se as características da água
que o de Angra 1 (40 metros cúbicos por
bruta, a adequadabilidade de coagulante, o
segundo).
controle do processo de coagulação, a existência
de curtos-circuitos nas unidades de floculação, o
Além disso, o lançamento de efluentes líquidos é
desempenho dos decantadores e filtros e a
realizado por um túnel de um quilômetro de
qualidade da manutenção e operação.
comprimento. Essa distância é necessária para
evitar que ocorra uma recirculação da água entre
O objetivo de produzir água de boa qualidade, que
o ponto de lançamento e a tomada d’água do
será devolvida aos rios e/ou ao mar, deve ser
circuito terciário, justamente para não ocorrer uma
alcançado ao menor custo possível, quer no
elevação da temperatura do mar junto ao litoral de
consumo de produtos químicos, quer no dispêndio
Angra dos Reis.
de água para lavagem das unidades filtrantes e
para
a
descarga
dos
decantadores.
Neste
O esgoto sanitário, juntamente com os resíduos
contexto, insere-se a necessidade premente de
sólidos / pastosos, constituídos por sucatas
ampliação de diversas estações no Brasil e, em
metálicas, embalagens, óleos e graxas, solventes,
especial,
tintas, lixo e outros, após tratamento adequado
responsáveis pela formação de flocos a serem
das
unidades
de
floculação,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 108 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
removidos
nos
decantadores
e
filtros,
execução de fundações de edifícios,
influenciando significativamente na performance
pontes e demais estruturas em geral;
•
dos mesmos.
ABNT – NBR-7197: fixa condições gerais
exigíveis no projeto e estabelece certas
A vida útil do canal de descarga pode ser
exigências
diminuída quanto maior o teor de elementos
execução e no controle de obras de
reativos com a argamassa das paredes, sejam
concreto pretendido, excluídas aquelas em
estes de natureza cáustica ou ácida, podendo
que se empreguem concreto leve ou
ocorrer carbonatação, percolação e trincas.
outros concretos especiais;
•
a
serem
obedecidas
na
ABNT – NBR – 10004: classifica resíduos
Conseqüentemente, o controle da qualidade da
sólidos em função de riscos potenciais ao
água é imprescindível e, de acordo com [4], pode
ambiente e saúde pública;
ser efetuado por condutivímetros (linha de
•
ABNT – NBR -10556: fixa condições
condensados de retorno em centrais nucleares e
exigíveis na medição de líquidos radiativos
de vapor, descargas de bombas das centrais de
para a monitorização de líquidos radiativos
vapor,
provenientes de centrais termonucleares;
linha
de
evaporadores
e
desmineralizadores, ou seja, removedores de
•
ABNT – NBR – 12019: prescreve método
íons), medidores de pH (nos afluentes dos filtros),
para determinação de material particulado
silicometros
de efluentes gasosos em dutos e chaminés
(linhas
desmineralizadores),
de
descarga
medidores
de
dos
oxigênio
dissolvido, medidores de cloro residual (linhas de
de fontes estacionárias;
•
ABNT-P-NB-587: fixa os critérios para
descarga) e outros fosfatometros, medidores de
elaboração de estudos de concepção de
concentrações de hidrazina, entre outros.
sistemas públicos de abastecimento de
água;
De acordo com [5], o dimensionamento e a
•
ABNT-P-NB-589: determina os critérios
construção dos canais de descarga, em função
para projetos hidráulicos de sistemas de
dos processos de tratamento contra resíduos
captação de água de superfície para
industriais, bem como critérios ambientais, são
abastecimento público e industrial;
padronizados pelas seguintes normas:
•
•
fixa
critérios
para
ABNT – NBR – 6118: fixa condições gerais
elaboração de projetos de bombeamento
que devem ser obedecidas no projeto, na
de água para abastecimento industrial e
execução e no controle de obras de
público;
concreto armado, excluídas aquelas em
•
que se empreguem concreto leve ou
outros concretos especiais;
•
ABNT-P-NB-590:
ABNT-P-NB-591: determina projetos de
sistemas de adução de água;
•
ABNT-P-NB-592:
elabora
projetos
de
ABNT – NBR-6122: fixa condições básicas
sistemas de tratamento de água para
a serem observadas no projeto e na
abastecimento público e industrial.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 109 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os principais tratamentos contra os resíduos de
sólidos dissolvidos, precipitando o carbonato de
processos
cálcio, com a adição de cálcio.
industriais,
de
acordo
com
[6],
dependem da origem da água no decorrer dos
processos nas centrais nucleares e de vapor,
Vantagem: permite diminuir a alcalinidade da água
destacando-se:
e diminui o Ph da água.
•
Clarificação;
•
Abrandamento com cal;
Desvantagem: não é eficiente para diminuir o teor
•
Abrandamento com cal a quente;
de sílica na água.
•
Alimentação de produtos químicos;
•
Filtração;
•
Troca iônica ou desmineralização.
II.3.TIPO
mais tempo, utilizável em águas superficiais para
remover sólidos em suspensão, sólidos finos e
coagulação,
ABRANDAMENTO
É uma técnica que realiza o abrandamento com
É a técnica de purificação da água conhecida a
Engloba
TRATAMENTO:
COM CAL QUENTE
II.1. TIPO DE TRATAMENTO: CLARIFICAÇÃO
coloidais.
DE
floculação
e
sedimentação. Necessita da mistura química de
um coagulante para a formação de minúsculos
cal aquecido a temperaturas próximas de 100 oC
da água de reposição dos geradores de vapor.
Nesta técnica, a água tratada sai a uma
temperatura elevada e sob pressão suficientes
para a separação dos resíduos sólidos na forma
de colóides.
colóides, os flocos, que, posteriormente, são
decantados após uma cuidadosa agitação em
amplas piscinas de decantação, onde existem pás
Vantagem: permite diminuir facilmente o teor de
sílica na água.
moveis com a finalidade de diminuir a temperatura
Desvantagem:
da água, bem como oxigená-la.
devido
ao
aquecimento
e
à
pressão elevadas da água, existe o risco de
Vantagem: apresenta baixo custo de instalação.
Desvantagem: não é eficiente devido à formação
de lodo, exige uma desidratação, processo mais
difícil e custoso do que clarificação.
II.2.TIPO
DE
TRATAMENTO:
explosão.
II.4. TIPO DE TRATAMENTO: ALIMENTAÇÃO DE
PRODUTOS QUÍMICOS
É uma técnica que permite eliminar com fluxo
variável os resíduos na água de forma mais
ABRANDAMENTO
eficiente do que as técnicas citadas anteriormente.
COM CAL
Esta técnica efetuada à temperatura ambiente é,
muitas
vezes,
considerada
uma
etapa
complementar da clarificação, porque produz um
Pode ser caracterizado por mistura rápida dos
elementos químicos, caso exista um ressalto
hidráulico local.
benefício adicional ao reduzir a quantidade de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 110 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.4. TIPO DE TRATAMENTO: FILTRAÇÃO
IV. MANUNTEÇÃO CORRETIVA
É uma técnica que utiliza uma superfície granular
Neste tipo de manutenção, pode ocorrer uma
que remove fisicamente ( coa ) o material em
interrupção do serviço, sendo a falha prontamente
suspensão da água.
localizada e as unidades defeituosas corrigidas,
se necessário. É mais comum nas adjacências
Vantagem: é uma técnica com menor custo do
dos separadores químicos e pontos de descarga
que a alimentação por produtos químicos e dotado
em rios e/ou mares, destacando-se:
de separador a carvão, possui maior eficiência.
•
Impermeabilização
reparação
Desvantagem: necessita de troca periódica dos
de
das
trincas
paredes,
com
após
resinas
especiais;
filtros devido à facilidade de entupimento.
•
Caso o canal não seja revestido em função
dos ângulos dos taludes marginais, pode-
II.5. TIPO DE TRATAMENTO: TROCA IÔNICA
se recobrir com massa de poliuretano.
É geralmente o método mais prático e flexível de
•
tratamento de água para geradores de vapor de
Caso a percolação esteja avançada, devese proceder pela injeção de resinas
alta pressão e outros processos. Consiste na
especiais nos locais fragilizados;
reação química de uma resina que permite
•
eliminar íons da água, juntamente com os
Caso o canal esteja assoreado, devido ao
acúmulo de lodo, deve-se desassoreá-lo.
minerais existentes. Também é denominado de
desmineralização.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Em
III. MANUNTEÇÃO PREVENTIVA
conformidade
com
as
caraterísticas
operacionais e da enorme diversidade destes
Neste tipo de manutenção, efetuada de forma a
descobrir eventuais defeitos antes que eles
causem as falhas reais, evitando interromper o
com as mais diversas aplicações, considerando as
condições do meio, pode-se obter a seguinte
tabela:
serviço, podem ser destacados:
•
Eliminação de plantas, em crescimento
nas margens, que possam prejudicar o
para efeito de depreciação, em anos
escoamento;
•
Vida útil dos equipamentos esperada
Monitoramento da presença de trincas e
vazamentos.
Fundações do canal
Grades de contenção nos canais
alimentadores
Acompanhamento,
procedido
de
pequenas
limpezas de lodo, para evitar o assoreamento dos
canais.
Revestimento das paredes para
alvenaria
40
10
40
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 111 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Dependendo da natureza cáustica ou ácida dos
elementos
formadores
dos
resíduos
descarregados pelas centrais nucleares e de
vapor, pode ocorrer a obsolescência tecnológica
dos canais de descarga, significando a diminuição
da vida útil dos mesmos para um valor menor do
que o estimado na tabela anterior, para fins de
depreciação.
REFERÊNCIAS
[1]
Eletronuclear
-
Eletrobrás,
Angra:
um
Compromisso Ambiental, pp 26, 2000.
[2] Libanio M., Lúcio V. P., Bernado L., Análise da
Influencia
da
Variação
dos
Gradientes
de
Velocidade no Desempenho das Unidades de
Floculação, Engennharia Sanitaria e Ambiental, pp
63 a 69, Vol. 2, No. 2, abril / junho de 1997.
[3] Glasstone S., Sesonske A .], Ingenieria de
Reactores Nucleares, Editorial Reverté S. A ., pp
556 a 559, Barcelona, Espanha, 1975.
[4] Santos D. F. F., Tecnologia de Tratamento de
Água, Editora Almeida Neves Ltda, pp 197, Rio de
Janeiro, RJ, 1976.
[5] Rocha M. V., Hidráulica Aplicada às Estações
de Tratamento de Água, Editora Imprimatur Artes
Ltda, pp 564, Belo Horizonte, MG, 1997.
[6] Cappeline G. A ., Principios de Tratamento de
Água Industrial, Drew Produtos Quím icos Ltda, pp
16 a 93, São Paulo, SP, 1979.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 112 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Chaminé
RESUMO
As chaminés mais rudimentares eram construídas
A chaminé é um componente de equipamentos
em alvenaria de pedras. Até meados do século
nos quais ocorrem processos de combustão ou
passado, as chaminés industriais mais comuns
emissão de gases. Geralmente empregadas em
eram fabricadas em alvenaria de tijolos que foram
caldeira e fornos, além das turbinas a gás
substituídas por chaminés de chapas de aço,
destinam-se promover a tiragem dos gases e,
inicialmente rebitadas e atualmente soldadas.
consequentemente
dissipação
na
chaminés
são
Em razão da simplicidade do processo de
construídas em chapa de aço ASTM A36, grau A;
fabricação de uma chaminé, existem, no Brasil,
e o maior fator que reduz sua vida útil é a
diversas empresas de caldeiraria pesada que
corrosão dos gases de combustão, que ocorre de
estão capacitadas a construir chaminés de aço,
dentro
como, por exemplo, a Confab Industrial Ltda e a
atmosfera.
para
a
sua
Atualmente
fora
e
as
o
ataque
dos
gases
atmosféricos, que neste caso, promovem um
Arcturus Consultoria e Serviços Técnicos Ltda.
processo corrosivo de fora para dentro. Algumas
ações mitigadoras são recomendadas que se
II. CARACTERÍSTICAS
tomadas adequadamente podem garantir uma
O processo de fabricação consiste de calandrar as
vida útil de aproximadamente 30 anos e dos
chapas de aço soldando-as até formar um tubo.
ventiladores e exautores de 20 anos.
Com vistas a facilitar o transporte e a montagem
de chaminés longas, ela é construída em trechos
I. INTRODUÇÃO
que serão soldados na obra até atingir o
A chaminé é o componente destinado a promover
comprimento final. Em geral, a sua base é
a
flangeada, e a chaminé é parafusada no
tiragem
dos
gases
de
combustão
de
equipamentos nos quais ocorre a combustão.
equipamento térmico. Um cuidado que se toma ao
construir uma chaminé é intercalar os cordões de
Não há registros históricos sobre o uso de
solda longitudinais dos trechos de forma que não
chaminés. No iníc io da industrialização, a chaminé
sejam coincidentes.
foi usada em fornos à lenha e a carvão. Com o
surgimento das máquinas a vapor no século XIX,
Geralmente,
a chaminé passou a incorporar as caldeiras de
fornecem com a chaminé e, para a fabricação de
barcos,
uma chaminé de reposição, pode-se utilizar o
navios,
veículos
movidos
locomóveis, locomotivas e outros.
a
vapor,
os
fabricantes
de
caldeiras
a
projeto original que acompanha a caldeira ou se
retiram as dimensões da chaminé original.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 113 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Como já mencionado, a chaminé tem a função de
chaminés de aço. Para uma velocidade de
promover a tiragem, que é processo de introdução
escoamento de 4 a 8 m/s e diâmetro de 0,5 a 2 m,
na câmara de combustão do ar de alimentação
o coeficiente de atrito situa-se entre 0,03 e 0,04,
para que seja mantida uma queima contínua com
enquanto que, em chaminés de aço, para estes
a intensidade desejada e que garante a retirada
mesmos parâmetros, o coeficiente de atrito é
dos gases de combustão do local onde ela ocorre
0,025. Para valores fora daqueles apresentados, a
para lançá-la na atmosfera.
perda de carga em chaminés situa-se entre 0,5 e
1,5 mmH2O (milímetros de coluna de água) por
A circulação do ar e dos gases quentes da
metro linear de chaminé.
instalação encontra resistências que criam perdas
de carga, as quais devem ser vencidas pela
As chaminés de chapas de aço devem receber
tiragem.
proteção anticorrosiva na superfície externa e
revestidas internamente para evitar a corrosão
Na tiragem natural, a diferença de pressão se
dos
gases.
Sua
altura
máxima
é
de
produz pelo efeito criado pela chaminé. Esta
aproximadamente 40 metros, e sua vida útil é
diferença de pressão ocorre devido às pressões
inferior às chaminés de alvenaria.
existentes entre a base e topo provocada pela
diferença de temperatura dos gases quentes e do
Geralmente, para tiragem natural, adotam-se
ar atmosférico. Assim, os gases quentes se
chaminés na forma troco-cônica com inclinação de
deslocam pelo efeito da gravidade (princípio de
parede de 0,013 para se obterem velocidades de
archimedes), ou seja, os gases quentes, por
saída de gases de 5 a 10 m/s, compensando a
serem mais leves que o ar atmosférico, tendem a
redução do volume, ocasionada pela diminuição
subir empurrados por uma força devido ao seu
da temperatura. As dimensões de uma chaminé
próprio peso e do impulso recebido, que é igual a
para tiragem natural dependem, essencialmente,
diferença entre os pesos de uma chaminé cheia
da sua descarga (peso dos gases que saem por
de ar atmosférico e com igual volume de gases de
unidade de tempo) e da respectiva perda de carga
combustão.
da instalação.
As primeiras chaminés eram construídas em
Como
alvenaria de pedras, posteriormente de alvenaria
apresentado, a tiragem natural depende das
de tijolos, chapas de aço rebitadas e, atualmente,
condições atmosféricas e da temperatura média
de chapas de aço soldadas.
dos gases de combustão, que varia com o regime
pode
ser
concluído
pelo
que
foi
operacional das instalação, além da altura da
As chaminés de alvenaria apresentam problemas
chaminé.
de fuga por existência de frestas. Sua altura
máxima é 100 metros. A perda de carga,
Muitas vezes, a tiragem é comprometida em razão
verificada neste tipo de chaminé, é superior às
da perda de carga ultrapassar certos valores ou
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 114 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
porque as instalações são operadas fora do seu
operar
regime normal ou, ainda, por exigência ambiental,
sistemas
a chaminé tem que ter uma altura que garanta a
perfeita vedação do invólucro externo para
dissipação
impedir
dos
gases.
Nestes
caso,
há
com
de
pressões
positivas,
insuflamento
qualquer
fuga
de
devem
gás.
os
ter
As
necessidade de tiragem mecânica, em que o
vantagens destes sistemas são operar
deslocamento dos gases é obtido por ação
com fluido frio, refrigerar a fornalha,
mecânica, através de injetores de vapor ou
evitando aderência de particulado, porém,
insuflamento de ar. Exceto por questão ambiental,
é de difícil regulagem e pouco econômico;
não
•
Tiragem induzida;
necessitam de chaminés tão altas quanto aquelas
•
Indireta: pode ser efetuada através de
as
instalações
com
tiragem
mecânica
com tiragem natural. O custo inicial do sistema de
injetores de vapor colocados na base da
tiragem mecânica e a sua depreciação são, às
chaminé. São aplicáveis em instalações
vezes, inferiores aqueles correspondentes a uma
marítimas, locomotivas e em algumas
chaminé por tiragem natural que produz o mesmo
chaminés industriais de emergência. São,
efeito.
portanto, mais comuns em instalações de
pequeno porte. Este tipo de tiragem pode
A tiragem mecânica possui, ainda, a vantagem de
ser, também, obtido por ventiladores
atingir elevadas potencialidades específicas (até
centrífugos que aspiram o ar atmosférico
2
500 kgf/m h), praticamente não depende das
ou
condições atmosféricas, podem ser utilizados
captados próximos à base da chaminé,
combustíveis cujos gases têm alto teor de
insuflando-os dentro da chaminé em uma
particulados. Não apresenta problemas com a
redução de seção que forma um efeito
utilização de economizadores, pré-aquecedores e
venturi. Este tipo de tiragem é, também,
superaquecedores. Responde melhor à variação
denominado de tipo Prat;
de carga da instalação, porém seus equipamentos
•
parte
dos
gases
de
combustão,
Direta - Este tipo constitui o sistema mais
podem consumir até 3 por cento da potência da
difundido nos geradores de vapor, em
instalação,
requerida.
razão do seu alto rendimento e por usar
Portanto, sua aplicação deve ser indicada quando
chaminés convencionais. Ele utiliza um
a tiragem natural não for suficiente.
exaustor instalado na base da chaminé
além
da
manutenção
que aspira os gases de combustão no
Os sistemas de tiragem mecânica podem ser
conduto de alimentação da chaminé,
classificados da seguinte forma:
descarregando-os em um ponto acima. O
•
Tiragem forçada - é feita com ventiladores
centrífugos
ou
axiais
para
menores
tubo de injeção dos gases não é intrusivo;
•
Tiragem mista - É uma combinação da
pressões ou por injetores de vapor,
tiragem forçada e induzida, sendo os
insuflando ar ou vapor na parte inferior da
sistemas
grelas ou na câmara de combustão. Por
instalações, providas de grelas mecânicas
dotados
para
grandes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 115 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
ou pré-aquecedores de ar. Este sistema é
preditiva
e
programar
sua
constituído por um ventilador que vence as
substituição com antecedência.
manutenção
ou
perdas de carga do circuito de ar (préaquecedor) e um exaustor que vence as
Analogamente, é aconselhável a verificação da
perdas do circuito de gases da câmara de
temperatura da parede externa das chaminés. Isto
combustão até a chaminé. Este sistema
pode ser feito com sistema de infravermelho ou
permite a operação em qualquer nível de
mediante a pintura da chaminé com tinta
pressão interior da instalação. Contudo,
anticorrosiva, que altera sua cor quando a
são
temperatura atinge determinados valores.
preferíveis
pressões
inferiores
à
atmosférica, que impedem o escape dos
gases de combustão em qualquer ponto
Também
equipamentos
abaixo da chaminé. Isto é particularmente
ventiladores
importante sob o aspecto de segurança.
inspecionados sob o aspecto da manutenção
e
auxiliares
exaustores
como
devem
ser
preditiva. Nestes equipamentos, o mais comum é
As chaminés possuem um sistema de controle de
efetuar medições de vibração e de temperatura
descarga, automático ou manual, geralmente
dos
registros de controle, que regulam o escoamento
periódicas ou em tempo real através de um
dos gases de acordo com a combustão desejada,
sistema informatizado supervisório.
mancais.
Estas
medições
podem
ser
visto que a combustão é dimensionada para a
descarga máxima. Isto é feito variando-se a seção
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
de passagem dos gases pelos condutos, de forma
As
a garantir a circulação, entrada de ar e perfeita
relacionadas com chaminés e seus equipamentos
combustão. Os registros mais utilizados são do
auxiliares referem-se à manutenção da perda de
tipo venezianas múltiplas que proporcionam perda
carga em níveis aceitáveis de forma a evitar
de carga proporcional à redução da seção.
redução na descarga dos gases de combustão.
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Nas chaminés sem revestimento, é muito comum
Ë aconselhável que, durante a parada anual de
haver corrosão de dentro para fora, e somente um
manutenção das instalações, seja feita a medição
bom controle do processo de combustão e a
da espessura da parede da chaminé no caso de
utilização de combustíveis com baixo teor de
chaminé de aço, ao longo de todo o seu
enxofre podem reduzir a taxa de emissão de NOx
comprimento e em pelo menos dois pontos em
e Sox que, em contato com vapor d'água, formam
um
ácido que atacam o metal da chaminé.
mesmo
perímetro.
Geralmente,
esta
principais
manutenções
preventivas
verificação é feita com medidor de espessura
eletromagnético. É aconselhável que a medição
Para prevenir a corrosão atmosférica sobre a
seja efetuada sempre nos mesmos pontos, o que
parede externa da chaminé é recomendada a
possibilitará desenvolver um plano de manutenção
aplicação anual de tinta anticorrosiva específica
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 116 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
para
superfícies
que
operam
em
altas
temperaturas. Neste caso, deve-se seguir a risca
efetuem
pequenos
remendos,
mas
sim
providencie a sua substituição.
as recomendações dos fabricantes deste tipo de
tinta, tomando-se cuidado na preparação da
As
superfície e na aplicação da tinta, o que deve ser
sustentadas, também, por tirantes que devem ser
feito por pessoal qualificado. O mesmo se aplica
anualmente checados quanto ao seu estado de
aos
conservação, pois a ruptura de um destes tirantes
equipamentos
auxiliares,
tomando-se
o
cuidado de, nos motores elétricos, não se aplicar
chaminés
de
grande
envergadura
são
em um vendaval pode destruir a chaminé.
tinta nova sobre a camada antiga, de tal forma
que reduza a transmissão de calor através da sua
Nos equipamento auxiliares, como ventiladores e
carcaça.
exaustores,
pode
ocorrer
necessidade
de
intervenção não programada. Normalmente, trataCaso a chaminé apresente aumento na perda de
se de problemas nos mancais por lubrificação
carga, é aconselhável fazer uma inspeção de
deficiente.
avaliação da espessura da camada de fuligem
equipamentos de grande responsabilidade são
depositada na sua parede interna, que deve ser
continuamente
removida com cuidado para não danificar a
alarmes.
Este
é
o
motivo
monitorados,
pelos
inclusive
quais
com
proteção existente.
Estas manutenções de emergência requerem a
No caso de chaminés revestidas, deve-se fazer
parada de operação das instalações pelo tempo
um controle da espessura e do estado físico do
que
revestimento. No caso de haver problemas com o
normalmente, em sistemas de geração de
revestimento, isto pode ser detectado através de
potência, são empregados equipamentos de
medição de temperatura da parede externa.
grande porte que não têm sobressalentes.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
No caso dos tirantes, não é permitido que eles
Normalmente se detecta a necessidade de
falhem, porque isto dar-se-á na situação mais
manutenção corretiva nas chaminés quando se
crítica do ponto de vista de comprometimento da
visualizam furos ou quando as leituras fornecidas
chaminé. Contudo, caso isto ocorra sem danos à
pelos instrumentos mencionados indiquem a
chaminé, ele deve ser substituído imediatamente
necessidade de intervenção. Pode ocorrer que as
e nunca emendado.
for
necessário
ao
seu
reparo,
pois,
chaminés com degraus comecem a perdê-los,
sendo um forte indicativo, para aquelas empresas
Independente do tipo de chaminé, visualmente se
que não investiram na prevenção, que a chaminé
detecta o início do processo de deterioração nas
apresenta
bordas da saída dos gases para a atmosfera,
quando
problema
isto
ocorre,
estrutural.
toda
a
Geralmente,
chaminé
está
porque nesta região há maior formação de ácidos.
comprometida, não sendo aconselhável que se
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 117 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sempre que isto for verificado, deve-se proceder o
reparo na próxima parada da instalação.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil das chaminés de aço não revestidas
depende diretamente da qualidade dos gases de
combustão e da disponibilidade da instalação, ou
seja, nas paradas muito longas há condensação
de vapor d'água na parede interna da chaminé,
elevando-se a taxa de corrosão.
Em instalações que queimam óleo combustível, a
vida útil da chaminé é inferior àquela onde se
queima gás natural. Aconselha-se que a vida útil
das chaminés de instalações que queimam óleo
combustível seja de 20 anos e daquelas que
queimam gás natural seja de 30 anos.
A vida útil de ventiladores e de exautores de
tiragem em instalações geradores de vapor é
definida pelo desgaste nos mancais e pela
corrosão das partes internas. Mantidos em boas
condições de manutenção, a vida econômica
recomendada para estes itens seja 20 anos.
REFERÊNCIAS
[1] Flores, Valadão; Apostila do curso de
engenharia mecânica da Escola Federal de
Engenharia de Itajubá.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 118 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Chave (Sistema de Distribuição)
RESUMO
equipamento terá sua vida útil beneficiada pelo
Chave é o dispositivo destinado a fechar ou abrir
fato de não estar operando sob condições de
um circuito elétrico, entre limites estabelecidos de
grandes arcos elétricos que contribuem para o
tensão e de corrente, nunca excedentes às
maior desgaste do mesmo. Levando isso em
condições normais do circuito. A aplicação de
consideração,
chaves no sistema de distribuição tem como
desenvolvimento de equipamentos de medição
principais finalidades: a proteção dos mesmos, a
muito mais precisos e eficientes, pode-se estimar
possibilidade de divisão e manobra de circuitos.
uma vida útil econômica de 15 anos para as
Os principais tipos de chaves encontrados no
chaves aplicadas no sistema de distribuição.
juntamente
com
o
rápido
sistema de distribuição são: chaves faca, chavesfusíveis e chaves a óleo. Existem diversos tipos
I. INTRODUÇÃO
de chaves de faca e respectivas combinações:
Chave é o dispositivo destinado a fechar ou abrir
unipolar, multipolar, uma direção, duas direções,
um circuito elétrico, entre limites estabelecidos de
com base própria e ligações na face anterior, etc.
tensão e de corrente, nunca excedentes às
A chave-fusível é o dispositivo constituído de um
condições normais do circuito.
porta-fusível e demais partes destinadas a receber
um elo-fusível, que é um peça facilmente
A aplicação de chaves no sistema de distribuição
substituível, composta de um elemento sensível a
tem como principais finalidades: a proteção dos
passagem de sobrecorrentes. As chaves a óleo
mesmos, a possibilidade de divisão e manobra de
podem
circuitos.
ser
utilizadas
para
energização
e
desenergização de bancos de capacitores, estas
chaves ficam imersas em um tanque com um óleo
Os principais tipos de chaves encontrados no
isolante para possibilitar sua operação em carga.
sistema de distribuição são: chaves faca, chaves-
No sistema de distribuição são utilizados os
fusíveis e chaves a óleo.
seguintes métodos de inspeção: total ou poste-aposte, setorial e por amostragem. Segundo os
As
critérios vigentes, são executados os seguintes
relacionadas são:
tipos de inspeção nas redes e linhas de
principais
•
normas
técnicas
brasileiras
NBR8124 – Chaves fusíveis de distribuição
distribuição: inspeção visual e instrumental. Como
(classe
as chaves geralmente operam quando há uma
exigíveis
corrente
distribuição tipo expulsão simples na
insignificante
passando
por
seus
terminais, com exceção das chaves a óleo, este
direção
2)
(11/1990):
para
dos
Fixa
chaves
contatos
condições
fusíveis
articulados
de
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 119 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
abertura
automática,
para
instalação
externa e tensão máxima do equipamento
porta-fusíveis, com porta fusíveis, sem interrupção
rápida e com interrupção rápida.
até 38 kV;
•
NBR5381
–
Chaves
de
faca,
tipo
seccionadora, não blindadas para baixa
•
resistência
devem ser ensaiadas as chaves de faca,
resistente à umidade;
•
mecânica,
incombustível
e
Partes condutoras de corrente: as lâminas,
baixa tensão;
as garras, os terminais e as peças de
NBR10860 – Chaves tripolares para redes
montagem devem ser de cobre, devem ter
de distribuição - Operação em carga
resistência mecânica adequada, assim
(06/1989): Fixa condições e requisitos
como seção reta transversal e área de
mínimos exigíveis de chaves tripolares
contato suficientes para evitarem elevação
para redes de distribuição, operação em
de temperatura superior a 30 °C quando
carga, 60 Hz, para instalação interna e
conduzindo a corrente nominal da chave;
externa para tensões nominais de 1,2 kV
•
Articulação e lâminas: as dimensões das
até 36,2 kV, inclusive. Aplica-se, também,
lâminas devem seguir o indicado nas
aos dispositivos de operação dessas
normas
chaves
empregada também como parte condutora
e
aos
seus
equipamentos
auxiliares;
•
Base: deve ser de material isolante, de boa
tensão (12/1981): Fixa método pelo qual
tipo seccionadora, não blindadas para
•
A chave de faca é composta das seguintes partes:
NBR5355
a
articulação,
quando
de corrente, deve ser dotada de arruelas
–
Chaves
de
faca,
tipo
de pressão, pressas por contra-porca, pino
seccionadora, não blindadas para baixa
tensão
e
(09/1981):
Fixa
características
ou equivalente;
•
Travessas: a travessa das chaves deve
exigíveis no recebimento de chaves de
ficar presa a todas as lâminas, de maneira
faca tipo seccionadora para baixa tensão
a não ser possível afrouxamento, giro ou
(não blindadas), para uso obrigatório,
torção;
destinadas a circuitos de não mais de
600V ou de 6000A;
•
Terminais: fazem a ligação dos condutores
do circuito da instalação, com dimensões
correspondentes aos valores nominais das
II. CARACTERÍSTICAS
mesmas.
II.1. CHAVES DE FACA
II.2. CHAVES-FUSÍVEIS
Existem diversos tipos de chaves de faca e
A chave-fusível é o dispositivo constituído de um
respectivas combinações: unipolar, multipolar,
porta-fusível e demais partes destinadas a receber
uma direção, duas direções, com base própria e
um elo-fusível, que é um peça facilmente
ligações na face anterior, com base própria e
substituível, composta de um elemento sensível a
ligações na face posterior, sem base própria, sem
passagem de sobrecorrentes.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 120 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Por ocasião da circulação de sobrecorrente em
conexão a um circuito exterior, destinada a
uma chave-fusíveo, devido ao efeito térmico, o
fixar o cartucho com o elo-fusível;
elemento fusível se funde, interrompendo o
•
Indicador: é a parte de uma chave-fusível
circuito. A alta temperatura do arco provoca a
destinada a dar, no próprio local, uma
queima e a decomposição parcial do revestimento
indicação de que a chave operou.
interno
do
cartucho,
gerando
gases
que
II.3. CHAVES A ÓLEO
interrompem o arco no instante de corrente nula.
As chaves a óleo podem ser utilizadas para
A pressão dentro do cartucho aumenta em função
energização e desenergização de bancos de
dos incrementos de temperatura e a geração dos
capacitores, estas chaves ficam imersas em um
gases cria condições dentro do tubo que ajudam a
tanque com um óleo isolante para possibilitar sua
desionizar o caminho do arco. A pressão exercida
operação em carga.
também ajuda a manter a condição de circuito
aberto, uma vez que as partículas ionizadas
Sua
especificação
forçam a abertura das extremidades do cartucho
capacitores
sendo expelidas em seguida.
comparação entre as seguintes características da
deve
para
ser
chaveamento
feita
com
de
base
na
chave e as correspondentes do sistema no ponto
A chave-fusível é composta das seguintes partes:
•
•
considerado, para verificação de compatibilidade:
Elo-fusível: é a parte de uma chave-fusível
•
Tensão máxima nominal;
destinada a ser substituída depois de sua
•
Freqüência nominal;
operação;
•
Freqüência nominal transitória de inrush;
Elemento fusível: é a parte de um elo-
•
Corrente nominal de regime permanente;
fusível que se funde ou se rompe quando a
•
Corrente
chave-fusível opera;
•
Cartucho: é a parte móvel removível de
•
Tubo: é uma peça cilíndrica de material
constituinte
do
cartucho
e
•
Tubinho de elo-fusível: é o tubo de material
isolante que envolve o elemento fusível,
•
•
provida
•
com
terminais
para
assimétrica
de
Corrente nominal transitória de fechamento
Corrente
nominal
assimétrica
Corrente
nominal
simétrica
em
meio
segundo;
Porta-fusível: é a parte fixa de uma chavefusível
nominal
momentânea;
utilizado para elos-fusíveis de corrente
nominal até 100 A;
Corrente
com alta freqüência (inrush);
•
gases formados pelo mesmo;
Corrente nominal simétrica de fechamento
fechamento (em curto-circuito);
destinado a extinguir o arco através dos
•
chaveamento
(em curto-circuito);
•
elo-fusível, mas não incluindo este;
isolante,
de
capacitivo;
uma chave-fusível destinada a receber um
•
nominal
Corrente
nominal
simétrica
em
um
segundo;
•
Tensão nominal de impulso.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 121 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Na figura abaixo é possível observar o uso das
III.
MANUTENÇÃO
três chaves:
PREVENTIVA
PREDITIVA
E
No sistema de distribuição são utilizados os
seguintes métodos de inspeção:
•
Total
ou
poste-a-poste:
devem
ser
vistoriados todos os postes da rede ou
linha de distribuição;
•
Setorial:
devem
ser
vistoriados
os
componentes específicos da rede ou da
linha de distribuição, como por exemplo, as
chaves, etc.;
•
Por amostragem: deverão ser vistoriados
apenas alguns postes (pertencentes à
amostra pré-selecionada) do total de
postes instalados na rede ou linha de
distribuição.
Segundo os critérios vigentes, são executados os
seguintes tipos de inspeção nas redes e linhas de
distribuição:
III.1. INSPEÇÃO VISUAL
Deverão ser observados os seguintes pontos:
•
A posição na cruzeta;
•
Integridade do circuito;
•
Condições da ferragem de fixação, da
porcelana, do cartucho porta-fusível, do
conector, do contato (caso da chavefusível);
•
Condições de ferragem de fixação, da
base, dos isoladores, das lâminas dos
terminais (caso da chave-faca);
•
Conexões frouxas e ajustes.
Para as chaves a óleo deverão ser verificados:
•
Vazamento de óleo, estanqueidade à
infiltração de umidade;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 122 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Nível do óleo;
[2] Manual de Construção de Redes – Volume 6.
•
Número de operações;
Editora Campus / Eletrobrás, 1988.
•
Posição da alavanca (ligada ou desligada);
•
Integridade das buchas e da ligação a
[3] Proteção de Sistemas Aéreos de Distribuição –
terra.
Volume 2. Editora Campus / Eletrobrás, 1982.
III.2. INSPEÇÃO INSTRUMENTAL
Dentre os critérios vigentes, são os seguinte os
tipos de inspeção instrumental:
•
Inspeção com o termovisão aplicada nos
terminais de chaves;
•
Inspeção com termodetector;
•
Inspeção de radiointerferência em chaves
de manobra e chaves-fusíveis;
•
Inspeção
através
de
medição
de
grandezas elétricas.
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Como as chaves geralmente operam quando há
uma corrente insignificante passando por seus
terminais, com exceção das chaves a óleo, este
equipamento terá sua vida útil beneficiada pelo
fato de não estar operando sob condições de
grandes arcos elétricos que contribuem para o
maior desgaste do mesmo.
Levando isso em consideração, juntamente com o
rápido desenvolvimento de equipamentos de
medição muito mais precisos e eficientes, pode-se
estimar uma vida útil econômica de 15 anos para
as chaves aplicadas no sistema de distribuição.
REFERÊNCIAS
[1] Manutenção e Operação de Sistemas de
Distribuição – Volume 4. Editora Campus /
Eletrobrás, 1982.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 123 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Chave (Sistema de Transmissão)
RESUMO
mecanismo de acionamento. As principais tarefas
As chaves podem desempenhar nas subestações
de manutenção com o equipamento energizado
diversas funções, sendo a mais comum de
são: verificação de trincas nos isoladores de
seccionamento de circuitos por necessidade
porcelana,
operativa,
desalinhamento
ou
por
necessidade
de
isolar
corrosão
em
entre
componentes,
lâminas
móveis
de
ou
seccionadores na posição aberta. Como as
linhas) para realização de manutenção nos
chaves geralmente operam quando há uma
mesmos. Estes equipamentos devem ter uma
corrente
suportabilidade entre terminais às solicitações
terminais, com exceção da chave de operação em
dielétricas de forma que o pessoal de campo
carga, este equipamento terá sua vida útil
possa executar o serviço de manutenção em
beneficiada pelo fato de não estar operando sob
condições adequadas de segurança. Podem ser
condições
classificadas de acordo com suas características e
contribuem para o maior desgaste do mesmo.
funções que desempenham nas subestações de
Levando isso em consideração, pode-se estimar
alta tensão: seccionadoras, chaves de terra,
uma vida útil econômica de 30 anos para as
chaves de operação em carga, chaves de
chaves aplicadas no sistema de transmissão.
componentes
do
sistema
(equipamentos
insignificante
de
passando
grandes
arcos
por
seus
elétricos
que
aterramento rápido. São muitos os fatores que
influem na escolha do tipo de seccionador ser
I. INTRODUÇÃO
usado: nível de tensão e esquema de manobra da
As chaves podem desempenhar nas subestações
subestação,
de
diversas funções, sendo a mais comum de
afastamentos elétricos, função desempenhada,
seccionamento de circuitos por necessidade
etc. O mecanismo de operação dos seccionadores
operativa,
pode ser: manual, feita através de uma manivela
componentes
(ou volante) localizada na base do seccionador;
linhas) para realização de manutenção nos
motorizada, feita por um mecanismo que, através
mesmos.
limitações
de
área
ou
ou
por
do
necessidade
sistema
de
isolar
(equipamentos
ou
de hastes, comanda a operação conjunta dos três
pólos ou por mecanismos independentes para
As chaves devem ter uma suportabilidade entre
cada pólo do seccionador. De uma maneira geral,
terminais às solicitações dielétricas de forma que
a manutenção preventiva dos equipamentos de
o pessoal de campo possa executar o serviço de
manobra verifica a integridade de seus três
manutenção
componentes
segurança.
fundamentais:
o
sistema
de
em
condições
adequadas
de
isolamento, a parte condutora nas chaves; o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 124 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Na seleção e adequada utilização das chaves em
seccionadores, chaves de terra e de
sistemas de alta-tensão, devem ser observadas
aterramento rápido a serem utilizados em
as características do sistema em que elas serão
instalações internas e externas, para
aplicadas e a função que devem desempenhar.
tensões acima de 1000 V e à freqüência
industrial, bem como a seus dispositivos
As chaves podem ser classificadas de acordo com
de
operação
suas características e funções que desempenham
auxiliares;
e
seus
equipamentos
nas subestações de alta tensão:
•
Seccionadoras: não podem operar em
II. CARACTERÍSTICAS
carga; servem para contornar (baipassar) e
•
•
•
isolar equipamentos, como disjuntores e
II.1. SECCIONADORES E CHAVES DE TERRA
capacitores série, para a execução de
Há diversos tipos construtivos de seccionadores
manutenção ou por necessidade operativa
normalmente
e manobrar circuitos entre os barramentos
EAT/UAT:
em
subestações
de uma subestação;
•
Abertura lateral;
Chaves de terra: servem para aterrar
•
Abertura vertical;
componentes do sistema em manutenção
•
Vertical reverso;
ou linhas de transmissão, barramentos ou
•
Dupla abertura;
bancos de capacitores em derivação;
•
Semi-pantográfico horizontal;
Chaves de operação em carga: servem
•
Semi-pantográfico horizontal e vertical;
para
determinados
•
Abertura central;
circuitos em carga e manobrar bancos de
•
Semi-pantográfico vertical;
reatores e de capacitores;
•
Pantográfico.
abrir
e/ou
fechar
de
Chaves de aterramento rápido: necessitam
de tempos de fechamento extremamente
São muitos os fatores que influem na escolha do
rápidos,
sempre
tipo de seccionador ser usado: nível de tensão e
acionamento por explosivos; servem para
esquema de manobra da subestação, limitações
aterrar
componentes
de área ou de afastamentos elétricos, função
energizados, normalmente com o objetivo
desempenhada, etc. Sendo que é possível
de provocar uma falta intencional na rede,
fornecer determinadas características de alguns
de forma a sensibilizar os sistemas de
seccionadores que podem influenciar na escolha
proteção.
do tipo a ser utilizado:
exigindo
determinados
quase
•
A principal norma técnica brasileira relacionada é:
•
utilizados
Os seccionadores de abertura lateral e de
abertura central acarretam espaçamentos
NBR6935 – Seccionador, chaves de terra
entre eixos de fases maiores que os
e aterramento rápido (01/1985): Fixa
demais, para manter o espaçamento fase-
condições exigíveis e ensaios referentes a
fase especificado;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 125 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
O seccionador de dupla abertura é crítico
•
para tensões maiores que 345 kV, pois as
lâminas tornam-se muito longas e tendem
cabos aos terminais dos seccionadores;
•
Concectores de aterramento para fixação
a sofrer deformações principalmente nos
dos cabos de aterramento à base dos
esquemas
seccionadores;
de
determinados
manobra
em
seccionadores
que
operam
•
normalmente abertos;
•
Conectores para fixação de tubos ou
ou fechada);
Os seccionadores pantográficos, semipantográficos
e
Indicador de posição das lâminas (aberta
verticais
•
reversos
Dispositivos de intertravamento entre os
mecanismos
de
apresentam a vantagem de economia de
motorizado
área,
seccionadores;
os
três
pólos
não
precisam
necessariamente estar alinhados como
nos
tipos
de
seccionadores
•
com
acionamento conjunto dos pólos e as
comando
das
manual
lâminas
e
dos
Dispositivos de intertravamento entre as
lâminas principais e as de terra;
•
Botoeiras,
termostatos,
lâmpadas
fundações são menores. Eventualmente os
indicadoras, contadores de operação, etc.
seccionadores
para
apresentar
pantográficos
maior
manutenção
podem
freqüência
para
o
de
ajuste
o
mecanismo
de
operação
motorizado.
das
articulações. Estes tipos de seccionadores
O mecanismo de operação dos seccionadores
apresentam
como
pode ser:
como
•
maior
seccionadores
de
utilização
by-pass
e
seccionadores seletores de barra.
Manual: feita através de uma manivela (ou
volante)
localizada
na
base
do
seccionador;
Seccionadores de EAT (242 a 550 kV) e de UAT
•
Motorizada: feita por um mecanismo que,
(≥ 800 kV), se tiverem lâminas de terra, estas
através de hastes, comanda a operação
devem ficar localizadas no terminal de articulação
conjunta
a fim de se evitar formação de corona nos
mecanismos independentes para cada
contatos
pólo do seccionador.
das
seccionador
lâminas
está
principais
aberto
com
quando
um
o
dos
três
pólos
ou
por
terminal
energizado e o outro aterrado. Da mesma forma,
II.2. CHAVES DE OPERAÇÃO EM CARGA
os seccionadores isoladores dos disjuntores
A chave de operação em carga é utilizada em
devem ter o terminal de articulação localizado do
substituição ao disjuntor em operações de
lado disjuntor.
interrupção ou de restabelecimento de correntes
significativas
Os
acessórios
normalmente
solicitados
como,
por
exemplo,
nos
em
chaveamentos de grandes bancos de capacitores,
especificações de seccionadores e chaves de
de reatores ou de filtros de harmônicos em
terra são:
subestações conversoras de corrente.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 126 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A decisão de utilização deste tipo de chave deve
poderá
ser baseada em considerações técnicas
abertura da lâmina principal da chave. Caso
e
econômicas:
•
•
ser
contrário,
realizada
haverá
simplesmente
a
necessidade
com
de
a
um
Avaliação da capacidade de interrupção da
seccionador ou de um elo removível para isolar a
chave para a corrente nominal capacitiva
chave
ou indutiva correspondente à potência do
manutenção.
banco, ou de limitação da corrente de
A chave de operação em carga é normalmente
inrush durante a energização do banco.
projetada para uma freqüência de operação
Estas chaves não são utilizadas para as
(abertura/fechamento) de duas ou mais vezes por
correntes de falta nos bancos;
dia.
Comparação do custo da chave de
especificam 5000 operações antes da reposição
operação em carga em relação ao custo
de qualquer componente da chave, sendo que há
do disjuntor.
algumas que citam 10000 operações.
de
operação
Algumas
em
carga
concessionárias
da
americanas
As chaves de operação em carga são constituídas
III.
basicamente de um seccionador com dispositivos
PREVENTIVA
de interrupção de corrente e, eventualmente, com
A periodicidade da manutenção preventiva é
dispositivos de limitação de corrente (resistores)
função, principalmente, de suas condições de
no fechamento. O número de unidades de
operação: tipo de circuito a ser chaveado,
interrupção em série, da mesma forma que nos
freqüência com que são operados, intensidade
disjuntores,
ser
das correntes interrompidas, etc.; bem como de
interrompida e dos requisitos de tensão de
outros fatores secundários, tais como condições
restabelecimento transitória.
climáticas, histórico do equipamentos, etc.
A seqüência de operação destas chaves na
De uma maneira geral, a manutenção preventiva
abertura consiste inicialmente na interrupção da
dos
corrente pela unidade de interrupção e posterior
integridade
abertura da lâmina principal. Seqüência de
fundamentais:
depende
da
corrente
a
MANUTENÇÃO
antes
equipamentos
de
de
PREDITIVA
manobra
seus
três
verifica
E
a
componentes
fechamento da chave: fechamento de contatos da
•
O sistema de isolamento;
unidade de interrupção e posterior fechamento a
•
A parte condutora nas chaves;
alta velocidade da lâmina principal.
•
O mecanismo de acionamento.
A manutenção destas chaves é mais simples e
As principais tarefas de manutenção com o
rápida
equipamento energizado são:
que
a
de
disjuntores,
bastando
a
substituição da unidade de interrupção (SF6). Se
•
os critérios de segurança de manutenção o
permitirem, a reposição da unidade de interrupção
Verificação de trincas nos isoladores de
porcelana;
•
Corrosão em componentes;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 127 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Desalinhamento entre lâminas móveis de
condições
de
grandes
arcos
elétricos
seccionadores na posição aberta.
contribuem para o maior desgaste do mesmo.
que
Este tipo de manutenção pode ser realizado como
Levando isso em consideração, juntamente com o
um procedimento da rotina de trabalho dos
rápido desenvolvimento de equipamentos de
responsáveis pela operação das subestações.
medição muito mais precisos e eficientes, pode-se
estimar uma vida útil econômica de 30 anos para
A
manutenção
preventiva
inclui,
além
das
as chaves aplicadas no sistema de transmissão.
inspeções externas realizadas com o equipamento
energizado, outras atividades que também têm
REFERÊNCIAS
função de assegurar a operação satisfatória e
[1] A.C.C. de Carvalho, et al. Disjuntores e Chaves
contínua dos equipamentos. Existem ensaios
– Aplicação em Sistemas de Potência. Editora da
cujos resultados auxiliam na avaliação do estado
Universidade Federal Fluminense, 1995.
ou comportamento de um componente ou de um
conjunto de componenetes sujeitos a desgaste.
[2] A. D’Ajuz, et al. Equipamentos Elétricos –
Especificação e Aplicação em Subestações de
Este procedimentos requerem que o equipamento
Alta Tensão. Furnas, 1985.
esteja desenergizado, indisponível para o sistema
no qual está instalado. Os principais ensaios de
manutenção são:
•
Ensaios de isolamento;
•
Ensaios de resistência de contato;
•
Verificação dos tempos de operação;
•
Ajustes e lubrificação do mecanismo de
acionamento e verificações gerais
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Hoje em dia, já se dispõe de métodos bastante
eficientes na detecção de falhas e na solução das
mesmas, o que vem colaborar em muito com a
realização de manutenções preventivas.
Como as chaves geralmente operam quando há
uma corrente insignificante passando por seus
terminais, com exceção da chave de operação em
carga, este equipamento terá sua vida útil
beneficiada pelo fato de não estar operando sob
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 128 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Compensador de Reativos
RESUMO
I. INTRODUÇÃO
Uma demanda crescente de energia que ofereça
Um sistema interligado é composto, basicamente,
elevada
da
segurança
no
fornecimento,
porém
geração,
transmissão
e
distribuição
de
mantendo uma reserva favorável sob o ponto de
potência que englobam as linhas de transmissão,
vista de custo, exige a instalação de sistemas
cabos,
eficientes
manobra,
de
compensação
transmissão
de
e
reativos
distribuição.
em
redes
A
de
transformadores,
etc.,
e
dos
equipamentos
de
consumidores
que
correspondem às cargas do sistema elétrico.
transmissão e sistemas interligados visa atender
as crescentes exigências de uma transmissão de
A transmissão e distribuição têm a função de
energia
e
interligar a geração aos consumidores. Como as
os
cargas absorvem tanto potência ativa e reativa, o
compensadores de reativos. De acordo com as
sistema de transmissão comporta-se de forma não
necessidades de projeto e as características do
ideal.
elétrica
qualidade.
Para
com
isso,
elevada
são
segurança
utilizados
sistema, existem diferentes configurações e
equipamentos que podem ser utilizados para a
No caso de transmissão de potência, tanto nas
compensação de reativos. De uma maneira geral,
linhas
existem duas formas possíveis de compensação
transformadores e cabos, há perdas de potência
de potência reativa, além da própria potência
ativa e necessidade de potência reativa - indutiva
reativa do gerador: a compensação paralela e a
ou capacitiva, a qual, em parte, deve ser
compensação série. A compensação paralela é
compensada de modo a equilibrar o balanço de
feita através de unidades reguladas ou chaveadas
potência reativa.
de
transmissão,
quanto
nos
ligadas em paralelo com o sistema de transmissão
em determinados pontos da rede, enquanto a
O
compensação série é feita com a instalação de
dinamicamente às variações do equilíbrio de
elementos de potência reativa em série na linha
potência ativa e reativa. Tanto o excesso quanto a
de transmissão. Considerando-se as diferenças
falta de potência reativa têm grande influência
construtivas
diversas
sobre a tensão da rede, bem como sobre o seu
possibilidades de circuitos e equipamentos que
perfil. Grandes diferenças de tensão em diferentes
podem ser empregados para a compensação de
pontos da rede têm efeitos sobre o fluxo de carga
reativos, pode-se estimar a vida útil econômica
e podem sobrecarregar as linhas ou cabos acima
dos compensadores de reativos em 30 anos.
da sua capacidade térmica. O equilíbrio de
e
operativas
das
sistema
de
transmissão
também
reage
potência reativa, nesse caso, pode ser atingido
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 129 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
através da compensação adicional de potência
usados são os compensadores síncronos rotativos
reativa no sistema interligado.
ou os compensadores estáticos (CE).
II.
FORMAS
DE
COMPENSAÇÃO
DE
O compensador síncrono nada mais é do que uma
POTÊNCIA REATIVA
máquina
síncrona
com
características
de
A compensação de potência reativa pode ser
operação especiais. Através do controle da
realizada pela compensação série e paralela,
excitação, pode-se colocar o compensador para
além da própria potência reativa do gerador.
operar como fonte de reativo para o sistema –
sobre excitado, ou como sorvedouro de reativo do
II.1. COMPENSAÇÃO PARALELA
sistema – sub excitado. Para maiores detalhes,
Compensação paralela é aquela na qual a
ver o artigo “Gerador”.
compensaç ão de potência reativa realiza-se
através de unidades reguladas ou chaveadas,
Na figura 1 é apresentado um esquema unifilar
ligadas em paralelo com o sistema de transmissão
básico
em determinados pontos da rede.
instalação em sistemas de alta tensão.
de
um
compensador
Usualmente utiliza-se a compensação chaveada –
estático
para
1
reatores, banco de capacitores ou filtros, com
equipamentos de manobra convencionais, de
modo a atingir os seguintes objetivos:
•
Solução econômica.
•
Diminuição de fluxos de potência reativa
indesejáveis no sistema de transmissão e
conseqüente diminuição das perdas de
4
4
3
Figura 1 – Esquema unifilar básico de um
transmissão.
•
2
Compensador Estático
Manutenção da potência de transmissão
definida no contrato, considerando-se o
O sistema é composto por ramos de Reatores
balanço de potência reativa.
•
Compensação
direta
retificadoras,
como
de
instalações
Regulados por Tiristores (RRT) e ramos de
de
Capacitores Chaveados a Tiristores (CCT), que
transmissão em corrente contínua, e redes
permitem variar continuamente a potência reativa
de cabos.
indutiva ou ligar (desligar) a potência reativa
sistemas
capacitiva
instalada,
respectivamente.
Os
Por outro lado, a compensação regulada tem a
harmônicos gerados são absorvidos por filtros
vantagem de possibilitar uma rápida regulação
instalados em paralelo com o ramo RRT. A
dinâmica, mantendo-se o balanço de potência
potência é transferida através do transformador.
reativa dentro de um limite estreito. Os sistemas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 130 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O
compensador
estático
desempenha,
principalmente, as seguintes funções:
Os compensadores estáticos se tornaram grandes
competidores
dos
compensadores
síncronos,
•
Regulação de tensão.
principalmente
•
Regulação de potência reativa.
compensador síncrono ainda encontra espaço em
•
Limitação de sobretensões a freqüência
aplicações onde é importante elevar o nível de
industrial.
curto-circuito,
•
Melhoria da estabilidade, e
estações inversoras de HVDC.
•
Amortecimento de oscilações de potência.
em
relação
como,
por
ao
custo.
exemplo,
junto
O
a
Características dos compensadores estáticos que
Funções
suplementares
da
compensação
•
Menor custo.
Influência sobre o fluxo de potência reativa
•
Menores perdas.
na rede.
•
Menor manutenção.
Aumento da capacidade de transmissão
•
Maior confiabilidade (acima de 96% de
estática, tais como:
•
•
podem ser consideradas como vantagem:
das linhas.
disponibilidade
•
Redução da instabilidade de tensão.
compensador síncrono).
•
Influência na carga através de mudanças
•
Tempo de resposta mais rápido.
na tensão de alimentação, e
•
Controle trifásico ou monofásico.
•
Ausência de inércia.
•
Impossibilidade de se auto-excitar.
•
Amortecimento
de
ressonâncias
subsíncronas.
contra
90%
do
Influenciam diretamente na operação do sistema
Características que podem ser consideradas
elétrico, pois através da regulação de tensão
como desvantagem:
podem agir sobre o fluxo de potência reativa em
•
A capacidade máxima de geração de
sistemas malhados. Com isso, as perdas nas
reativo é proporcional ao quadrado da
linhas de transmissão podem ser minimizadas e
tensão e, portanto, pode ser reduzida em
sua capacidade de carga aumentada.
tensões baixas.
•
II.2.
COMPARAÇÃO
ENTRE
COMPENSADORES
A
maioria
dos
esquemas
de
compensadores estáticos gera harmônico.
SÍNCRONOS E ESTÁTICOS
A capacidade de absorção de um compensador
A não contribuição para a potência de curto-
síncrono é, normalmente, da ordem de 60% da
circuito pode ser considerada vantagem ou
sua capacidade nominal de geração. Da mesma
desvantagem, dependendo do caso.
forma que os geradores, a sua capacidade de
sobrecarga é bastante razoável.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 131 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.3. COMPENSAÇÃO SÉRIE
De acordo com o grau de compensação usado e
A compensação série é feita com a instalação de
na ocorrência de uma falta, podem surgir
elementos de potência reativa em série na linha
correntes
de transmissão.
àquelas que apareciam cas o não houvesse
de
curto-circuito
muito
superiores
compensação, causando elevadas quedas de
Essencialmente são utilizados capacitores série
tensão nos capacitores série. Neste caso, os gaps
cujas funções são:
(FS) ou pára-raios (MOV) em paralelo servem
•
Redução da queda de tensão na linha em
justamente para proteger os bancos parciais.
condições de operação.
•
Aumento da capacidade de carga das
Outro arranjo possível é mostrado na figura 3.
linhas de transmissão.
•
C1
Influência sobre os fluxos de potência em
linhas ou redes em paralelo.
•
V
L
Redução das oscilações de tensão dentro
R
de certos limites no caso de variação de
LS
potência e.
•
Diminuição do ângulo de transmissão e
Figura 3 – Compensação Série Avançada
conseqüente aumento da estabilidade da
Neste caso, os gaps e pára-raios são substituídos
transmissão.
por um ramo RRT, sendo que os tiristores
Na figura 2 é apresentado o esquema unifilar
assumem a capacidade de controle rápido do gap.
básico de uma instalação de compensação série.
Com
C1
um
dimensionamento
adequado,
uma
instalação de compensação série pode ser
C2
regulada dentro de limites definidos.
MOV1
Desse modo, em redes com compensação série,
MOV2
D1
D2
FS1
FS2
o fluxo de potência pode ser ajustado de acordo
com o desejado. Além disso, a proteção contra
sobretensões permanece disponível.
LS 1
LS2
Figura 2 –Compensação Série Convencional
A utilização da compensação série – convencional
ou avançada, em um sistema de transmissão,
O banco série completo é formado por bancos
permite
ainda
a
utilização
das
parciais Ci ligados em série. Através de um
transmissão até o seu limite térmico.
linhas
de
disjuntor em paralelo (LS), cada banco parcial
pode ser curto-circuitado, permitindo assim a
compensação da linha em diversos estágios.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 132 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III. TIPOS E APLICAÇÕES
Dentre
as
possibilidades
Compensador de reativos no caso de carga leve,
de
aplicação
da
limitando as sobretensões temporárias.
compensação série ou paralela, pode-se destacar:
III.3. COMPENSADOR ESTÁTICO
III.1. CAPACITOR
E
U
z
SVC
E
U
z
Indicado para suporte de tensão no caso de carga
Utilizado para regulação de tensão e potência
pesada.
reativa e bom para amortecimento de oscilações
da rede e estabilidade da rede.
III.2. REATOR
E
U
z
Potência de
Curto-circuito
Elemento de
Compensação
Influência na
Tensão
Ãngulo de
Transmissão
Tensão após
Rejeição de
Carga
Capacitor
Pouca influência Aumenta tensão Nova influência
Reator
Pouca influência
Diminui tensão
Pouca influência
Baixa
Compensador Estático
Pouca influência
Regulação
Pouca
freqüência
Limitação
através da
regulação
Aumento
Muito bom
Pequeno
Pequena
Diminuição
(Muito) pequena
(Muito) grande
(Muito) elevada
Capacitor Série
Reator Série
Elevada
Tabela 1 – Tipos de Compensação de Potência Reativa
III.4. CAPACITOR SÉRI E
Utilizado em linhas de transmissão longas com
elevada potência de transmissão.
E
U
z
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 133 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.5. REATOR SÉRIE
sinalização e comando. Os tipos de testes,
verificações
e
periodicidade
E
U
z
ajustes,
é
bem
função
como
da
sua
confiabilidade
estabelecida pelo fabricante do equipamento.
De uma forma geral, pode-se seguir os seguintes
Usado em linhas curtas, limitando da potência de
curto-circuito.
Na
tabela
1
características
são
apresentadas
dos
diferentes
algumas
tipos
de
compensação de potência reativa.
procedimentos:
•
Inspeção visual;
•
Teste de Lâmpadas;
•
Tensão de saída;
•
Limpeza interna e externa;
•
Testes de operação, de confiabilidade, de
desempenho e de sistema.
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Os compensadores reativos abrangem uma ampla
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
detalhadamente
A qualificação do técnico responsável pela
apresentados nos respectivos artigos, como
recuperação do compensador estático deve ser a
capacitores, reatores e mesmo os compensadores
mesma
síncronos que não passam de uma máquina
manutenção preventiva. Deste modo tanto o
síncrona operando sob condições especiais.
conhecimento técnico sobre o equipamento e as
Portanto, será dada ênfase à manutenção
suas características dentro do sistema, como a
preventiva aplicada aos compensadores estáticos,
interpretação correta do instrumental de teste, dos
gama
de
equipamentos
adotada
medidores
cujo principal componente é a chave estática.
do
interpretação
para
o
responsável
compensador
de
a
requisitos
indispensáveis
técnico
recuperação das falhas do compensador estático.
deve
ter
plenos
técnico
são
e
Para se efetuar a manutenção preventiva o
responsável
ao
sinalização,
estático
pela
responsável
pela
conhecimentos da função dos vários estágios que
compõem o compensador estático e também o
Considerando-se a importância do compensador
princípio de funcionamento de todos os circuitos
estático no sistema para o controle da potência
de cada estágio, de modo a poder atuar nos
pontos de ajuste corretos, quando for necessário
reativa
os
procedimentos
para
manutenção
corretiva podem ser classificados em dois grupos:
reconduzir o equipamento às suas condições
•
Recuperação do sistema;
normais. Assim, para manter o compensador
•
Recuperação do equipamento.
estático em perfeitas condições de funcionamento,
deve-se controlar a qualidade dos principais
Na recuperação do sistema, a interferência no
parâmetros
equipamento
desempenho
do
equipamento,
dos
estágios
bem
de
como
o
proteção,
visa
repor
as
condições
de
funcionamento do compensador estático como um
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 134 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
todo com a máxima rapidez possível. Este tipo de
interferência se caracteriza pela substituição
completa de um módulo de circuito, onde foi
detectado o defeito, por outro em perfeitas
condições de funcionamento. A recuperação do
módulo defeituoso pode ser feita posteriormente.
Quando o defeito constatado no equipamento não
implica em risco para o sistema, a recuperação do
compensador estático é feita pela substituição
direta do componente defeituoso. Isto caracteriza
uma recuperação do equipamento.
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Conforme visto, várias são as possibilidades de
equipamentos e circuitos para a compensação de
reativos. Enquanto os compensadores síncronos
possuem características de máquinas rotativas, os
compensadores estáticos, como o próprio nome
diz, são formados por componentes estáticos.
Conseqüentemente, as práticas de manutenção
variam
significativamente
de
um
tipo
de
equipamento para o outro, bem como as
características
construtivas
e
operativas.
Considerando-se esses aspectos, pode-se estimar
a vida útil econômica dos compensadores de
reativos em 30 anos.
REFERÊNCIAS
[1] Christil, N., Sadek, K., Tyll, H., Lemes, M.N.
“Compensação de Reativos em sistemas de
Transmissão”. Revista Siemens, 1991.
[2]
Silva,
A.F.,
Barradas,
O.C.M.
“Telecomunicações: Sistemas de Energia”. Rio de
Janeiro. Livros Técnicos e Científicos. Embratel,
1980.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 135 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Comporta
RESUMO
eficientes é compartilhada por cliente e fabricante.
As comportas utilizadas em Usinas hidrelétricas
Mesmo recebendo o equipamento adequado às
desempenham um papel secundário quando
suas
analisamos a produção de energia elétrica, em
estabelecimento de um programa adequado e
que a turbina e o gerador são indiscutivelmente os
abrangente
de
equipamentos
corretivas,
além
principais.
Apesar
disto,
as
necessidades,
cabe
ao
manutenções
da
operação
cliente
o
preditivas
e
correta
do
comportas têm merecido um cuidado todo
equipamento. Considerando o que foi acima
especial, uma vez que falhas em sua concepção,
exposto, recomenda-se uma vida útil econômica
projeto, fabricação, montagem, comissionamento,
de 30 anos para as comportas.
operação e manutenção podem pôr em risco a
segurança da turbina ou, até mesmo, da própria
I. INTRODUÇÃO
usina, além de que elas devem estar sempre
A construção de comportas hidráulicas originou-se
prontas para garantirem a proteção para a qual
nas técnicas de irrigação, abastecimento de água
foram
e navegação fluvial.
projetadas.
equipamentos
As
normalmente
comportas
adquiridos
são
de
fabricantes tradicionais, em que o cliente, sozinho
Os chineses utilizavam, por volta do ano 983,
ou com o auxílio de uma firma projetista, define a
troncos de madeira para represar a água. Mais
estrutura onde serão instaladas as comportas, os
tarde, os troncos passaram a ser unidos formando
tipos de comporta a empregar, suas dimensões e
uma peça única que podia ser levantada ou
quantidades, os critérios de dimensionamento e
abaixada como lâmina de uma guilhotina.
concepção mecânica e elétrica, as normas de
projeto, os materiais, as características do
O desenvolvimento das comportas na Holanda
acionamento, o esquema de pintura e as pré-
seguiu um padrão semelhante ao da China. Ali, no
montagens a serem executadas em fábrica. Ao
final do século XIV, as eclusas eram bastante
fabricante cabe o cálculo (baseado nas premissas
comuns. As comportas ainda tipo guilhotina
do cliente), o projeto, e a fabricação, mesclando
tinham sido equipadas com contrapeso de
sua experiência com os requisitos do cliente, para
chumbo.
oferecer um equipamento robusto, seguro e
eficiente a custo competitivo. Devido a esta
O primeiro desenho de uma eclusa data de 1497,
modalidade de aquisição das comportas, a
a qual já possuía as características das eclusas
responsabilidade por ter a usina comportas
modernas.
robustas, duráveis, bem concebidas, seguras e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 136 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A invenção do sistema de eclusa e o primeiro
U.S. Bureau of Reclamation dos EUA e os
desenho
fabricantes unidos para vencer os desafios
de
uma
comporta
segmento
são
creditados a Leonardo da Vinci.
impostos por cada nova obra.
As primeiras com portas metálicas surgiram por
As usinas hidrelétricas tiveram um papel de
volta de 1850. Com a virada do século, ocorreram
destaque no desenvolvimento das comportas.
invenções e um grande desenvolvimento dos tipos
existentes,
propiciado
pelo
desafio
da
As comportas apresentadas neste texto são as de
necessidade da construção de comportas cada
maior utilização nas hidrelétricas. No entanto,
vez maiores.
existe uma grande quantidade de outros tipos de
comportas
com
usos
mais
adaptados
aos
As primeiras comportas eram rebitadas e de
sistemas de irrigação, às eclusas de navegação,
estrutura treliçada. Com a evolução dos materiais
sistemas de abastecimento de água e de
e da tecnologia de soldagem, a estrutura das
contenção de cheias.
comportas
evoluiu,
e
os
rebites
foram
abandonados.
Em nível mundial, podemos citar como grandes
fabricantes de comportas a Allis Chalmers (EUA);
O acionamento das comportas que, no principio,
ATB e Riva Calzoni (Itália); BVS e Neyrpic
era manual, passou a ser motorizado através de
(França); Escher Wyss (Suíça); Hitachi-Zosen,
guinchos mecânicos e mais recentemente partiu-
Ishikawajima e Mitsubishi (Japão); MAN, Voith e
se para o uso de sistemas óleo-hidráulicos.
Noell
(Alemanha);
Voest
Alpine
(Áustria);
Sorefame (Portugal) e Impsa (Argentina).
O desenvolvimento das comportas se deu a
medida em que se desenvolveram também os
No Brasil, destacam-se a Alstom (ex-Mecânica
materiais de construção (chapas de aço carbono e
Pesada), a Bardella (BSI), a Badoni-ATB, a
inoxidável,
Ishibrás, a Coemsa e a Inepar–Fem.
materiais
forjados
e
fundidos
e
borrachas de vedação), das normas de projeto,
dos sistemas de pintura, da tecnologia de
II. CARACTERÍSTICAS
acionamento, das tecnologias e dos materiais de
As comportas são equipamentos usados em
construção civil e dos meios de montagem,
usinas hidrelétricas com a finalidade de controlar
tornando os equipamentos mais leves, mais
níveis
duráveis, mais confiáveis e com performance
equipamentos principais, fechar o desvio do rio,
operacional muito superior.
controlar a descarga de fundo (pouco usada no
d’água,
permitir
a
manutenção
dos
Brasil) e ainda como órgão de fechamento de
O Desenvolvimento das comportas se deu num
emergência.
esforço combinado entre órgãos oficiais de
diversos países, entre os quais podemos citar o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 137 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Normalmente,
as
usinas
são
dotadas
de
fechamento normal para propósito de manutenção
comportas vagão de emergência da tomada
com velocidade de 1,0 m/min e de emergência, a
d’água ou tubo de sucção, comporta segmento de
qual pode ser acionada pelo sistema de proteção
vertedouro , comportas ensecadeiras da tomada
da turbina ou pelo sistema de detecção de ruptura
d’água, do vertedouro e do tubo de sucção, além
do conduto forçado (apenas algumas usinas têm
das comportas do fechamento do desvio e das
este sistema). A velocidade de fechamento de
comportas de descarga de fundo.
emergência
depende
das
características
de
proteção da turbina e da altura da comporta pode
Abaixo descreveremos as comportas relacionadas
acima,
caracterizando
sua
finalidade,
chegar à casa dos 10 m/min.
as
concepções básicas e as evoluções encontradas
As comportas vagão de emergência da Tomada
nas construções mais recentes.
d’água são compostas basicamente dos seguintes
componentes:
II.1. COMPORTA VAGÃO DE EMERGÊNCIA DA
TOMADA D’ÁGUA OU TUBO DE SUCÇÃO
As
comportas
vagão
de
emergência
II.1.1. Tabuleiro
são
Chama-se tabuleiro a estrutura metálica que
normalmente instaladas na tomada d’água, sendo
compõe a comporta. O tabuleiro é composto pelo
que, em algumas instalações de turbina Kaplan e
paramento (chapa de face), vigas horizontais e
quase todas de turbina bulbo, as mesmas se
verticais, vigas de cabeceira duplas onde se
situam no tubo de sucção.
alojarão as rodas principais da comporta, olhal de
conexão com o órgão de manobra. O tabuleiro
Estas comportas se caracterizam pelo fato de
pode ser composto de um ou vários elementos
serem projetadas para fecharem por peso próprio,
dependendo
trabalham em posição totalmente aberta ou
elementos do tabuleiro podem ser ligados por
totalmente fechada, não sendo projetadas para
talas e pinos de aço inoxidável ou podem
trabalhar em aberturas parciais e regular a vazão.
soldados na obra. Atualmente, é mais utilizado o
A abertura se dá normalmente em duas etapas: a
tabuleiro com elementos ligados por talas e pinos.
do
tamanho
da
comporta.
Os
primeira com pressões desequilibradas através de
uma operação chamada cracking, que consiste
Os tabuleiros podem ainda ter o paramento a
numa abertura de cerca de 200 mm com
montante ou a jusante. Hoje há uma tendência
velocidade em torno de 0,1 a 0,2 m/min, para
maior à utilização de paramento a jusante devida
permitir o enchimento do conduto forçado, o qual,
principalmente à grande redução do esforço de
depois de completado e detectado pelo sistema
manobra para movimentar a comporta.
de detecção de equilíbrio de pressões, libera a
comporta
para
continuar
a
abertura
numa
II.1.2. Rodas Principais
velocidade de cerca de 1,0 m/min. O fechamento
As rodas da comporta têm a finalidade transmitir o
destas comportas ocorre nas modalidades de
esforço de manobra ao concreto e também
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 138 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
diminuir a força de atrito para içamento da
Normalmente no Brasil, se usa o material SBR
comporta. As rodas são normalmente em aço
(composto de estireno e butadieno) e o neoprene,
carbono fundido ou forjado, montadas sobre um
sendo que o primeiro tem sido mais usado devido
rolamento auto-compensador de rolos, em eixo de
ao seu menor custo.
aço inoxidável forjado. O rolamento fica envolvido
em graxa, protegido por tampas dotadas de
As comportas mais antigas possuíam vedações
retentores.
de bronze e de madeira. Com o início da utilização
da borracha, estas deixaram de ser usadas, uma
As comportas mais antigas eram dotadas de
vez que as vedações de borracha são mais
rodas tipo ferroviária com buchas de bronze. Hoje
eficientes, pois, devido à sua flexibilidade, podem
raramente se usa esta concepção devido ao maior
assimilar melhor as imperfeições construtivas de
atrito e, conseqüente, maior força necessária no
tabuleiros e peças fixas e, ainda assim, garantir
mecanismo de manobra. Além disso, o atrito
boa estanqueidade.
maior normalmente exige uso de lastro para
garantir o fechamento de emergência, que é feito
II.1.4. Rodas ou Patins de Guia e Contraguia
pelo peso próprio da comporta, sem uso de
Estes elementos têm a finalidade de guiar as
energia elétrica.
comportas nos movimentos verticais nos sentidos
transversais e montante-jusante da comporta.
Alguns projetistas ainda insistem no uso de bucha
não
Normalmente, se usam rodas de aço carbono com
necessidade de manutenção. A lubrificação das
eixo de aço inoxidável e buchas autolubrificantes.
rodas na maioria das comportas é uma operação
Alguns projetistas optam pelo uso de patins.
autolubrificantes
nas
rodas
devido
a
manual e individual.
O uso de contraguias com molas elásticas de
II.1.3. Conjunto de Vedação
poliuretano garantem a pré-compressão constante
As comportas são normalmente dotadas de
da vedação garantindo melhores condições de
vedações de soleira, laterais e frontal. As
estanqueidade e atuando também na redução das
vedações frontal e laterais são tipo nota musical
vibrações da comporta na posição aberta.
simples ou dupla dependendo da pressão e tipo
barra chata na soleira.
II.1.5. Peças Fixas
As peças fixas das comportas são elementos
Em comportas de emergência, normalmente, se
metálicos embutidos no concreto que possuem a
usam borrachas com película de teflon para
finalidade de transmitir a carga hidrostática para o
diminuir o atrito de deslizamento e diminuir a
concreto, além de conterem o quadro metálico de
capacidade do mecanismo de manobra, além de
apoio das vedações.
garantir o fechamento por gravidade.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 139 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
As peças fixas se dividem em duas partes, ou
Vigas de soleira: A viga de soleira tem a
seja, as de primeiro estágio e as de segundo
finalidade de suportar e transmitir ao
estágio. As de primeiro estágio são instaladas
concreto o peso da comporta, além de
quando da concretagem da barragem e serão o
possuir chapa de aço inoxidável para
suporte para soldagem dos chumbadores de
apoiar a vedação de soleira.
•
fixação e regulagem das peças fixas de segundo
estágio.
Vigas de frontal: A viga de frontal tem a
finalidade de servir de apoio para a
vedação de frontal.
As peças fixas de segundo estágio são compostas
basicamente de:
•
II.1.6. Acionamento
Caminho de Rolamento: É a viga metálica
Atualmente as comportas de emergência da
vertical localizada a jusante da ranhura,
tomada d’água são em sua maioria acionadas por
dimensionada para suportar e distribuir ao
sistemas óleo-hidráulicos, compostos de cilindro
concreto
hidrostáticos.
hidráulico de simples efeito, com sua viga suporte,
Normalmente, tem comprimento de, no
hastes de ligação da comporta ao cilindro, painel
mínimo, duas vezes a altura da comporta.
elétrico de comando e controle da unidade
O caminho de rolamento normalmente é
hidráulica
de aço carbono, sendo que a pista da roda
hidráulicas e elétricas, detector de equilíbrio de
é feita de aço inoxidável temperado,
pressões, além do indicador de posição.
os
esforços
e
da
comporta,
as
interligações
dimensionado para suportar a pressão de
•
Hertz aplicada pela carga da roda. Em
As comportas de emergência da tomada d’água
comportas
mais
de
vedação
a
jusante
o
antigas
instaladas
são
em
operadas
várias
por
usinas
caminho de rolamento contém as chapas
brasileiras
guinchos
de apoio das vedações em aço inoxidável.
eletromecânicos. Estes guinchos permitem o
Vigas de Contraguia: Estas vigas verticais
fechamento da comporta por peso próprio, porém,
dispostas a montante da ranhura têm a
nas usinas com acionamento por guinchos, as
função de servirem de pista para a roda
velocidades de fechamento são normalmente
contraguia. Em comporta de vedação a
baixas e não atendem às necessidades do
montante, as chapas de aço inoxidável
fechamento de emergência.
para apoio das vedações estão contidas
•
nestas vigas.
A
maioria
dos
projetos
Vigas de guia lateral: Normalmente se
comportas de emergência da tomada d’água tem
estendem desde a soleira até o piso de
especificado
operação e são compostas de trilho ou
vedações a montante, o que reduz muito o esforço
perfil laminado tipo U. A função destas
de manobra, resultando em cilindros hidráulicos
vigas é servir de pista para as rodas ou
de
patins guia.
conseqüentemente menor unidade hidráulica e
comportas
menor
mais
com
capacidade,
recentes
paramento
de
e
exigindo
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 140 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
menor potência de alimentação dos motores,
com sinalização das posições da comporta nos
resultando em um custo bem mais vantajoso do
painéis elétricos de comando centralizado da
que com o projeto com vedação a jusante.
usina na sala de comando da usina.
Apesar de basicamente o acionamento hidráulico
Com o avanço da eletrônica e da tecnologia de
da comporta vagão ter uma concepção bem
comunicação, há uma tendência crescente para
definida,
dos
que o comando seja feito em sua maior parte
clientes e empresas projetistas, considerando
remotamente da sala de comando da usina. Neste
aspectos de operacionalidade, manutenção e
sentido, vem aumentando bastante o uso de
segurança. Exemplificando: podemos citar casos
painéis com lógica de comando efetuada por PLC,
de uso de uma unidade hidráulica por comporta,
visto que estes apresentam atualmente grande
uma unidade para várias comportas, porém, com
simplicidade funcional e custo bastante atrativo.
existem
concepções
próprias
operação de uma comporta apenas por vez, duas
unidades para operar várias comportas, sendo
Os indicadores de posição são instrumentos de
uma unidade de stand-by. Da mesma forma, o
extrema importância para a comporta, pois o seu
cilindro hidráulico é, às vezes, posto dentro da
correto funcionamento garante à comporta uma
ranhura, ficando com o corpo imerso e, em outros
operação segura e eficaz. As comportas mais
projetos, é posto fora do poço da comporta,
antigas acionadas por guincho possuem, na sua
melhorando a facilidade de operação, mas
maioria, o indicador acoplado ao próprio guincho.
trazendo inconvenientes por estar exposto.
As comportas operadas hidraulicamente possuem
indicadores do tipo mecânico com sistemas de
O painel elétrico de comando e controle,
cabos e polias, que transformam o movimento de
responsável pela alimentação elétrica dos motores
translação da comporta num movimento rotativo
da unidade hidráulica e demais componentes
de 270°, indicado sobre um disco metálico
elétricos, pela execução da lógica de controle das
graduado em metros, relativo à posição da
comportas, pelas indicações de posição das
comporta. O sistema contém ainda seletores
comportas e pela sinalização das falhas do
rotativos com fins de curso para detecção das
sistema, deve ser projetado considerando toda a
posições mais importantes da comporta, a saber:
•
Comporta fechada;
•
Comporta aberta;
Os painéis de comando e controle das comportas
•
Comporta em posição de cracking;
são considerados equipamentos eletricamente
•
Posição extrema de abertura;
simples e bastante confiáveis.
•
1ª posição de reposição;
•
2ª posição de reposição;
•
comporta em deriva.
necessidade operacional da comporta.
As comportas vagão de tomada d’água são
normalmente operadas através de painéis locais,
localizados na estrutura de tomada d’água, porém
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 141 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Por questões de segurança, alguns projetos ainda
seguir, as comportas segmento acionadas por
indicam a existência de chaves fim de curso
cilindros hidráulicos.
redundantes para as posições de cracking e
comporta aberta.
Estas comportas se caracterizam pelo fato de
fecharem por peso próprio, descarregarem a água
Hoje, começam a ser usados nas comportas de
por baixo do paramento e são projetadas para
tomada
trabalhar em aberturas parciais e regular a vazão.
d’água
indicadores
eletrônicos
com
sistema de detecção de posição por reles.
A abertura e o fechamento são feitos com
velocidades da ordem de 0,2 a 0,3 m/min. A
Outro sistema de fundamental importância na
comporta segmento é o tipo mais econômico e
operação das comportas de tomada d’água é a
usualmente o mais adequado para vertedouros de
detecção do equilíbrio de pressão após o
grande
cracking. Este sistema tem por finalidade detectar
funcionamento e de manutenção (fácil acesso aos
o equilíbrio de pressão entre montante e jusante
mancais e à estrutura), menor peso e por requerer
da comporta, indicando que o conduto está cheio
cilindros hidráulicos de menor capacidade se
e que a comporta pode ser totalmente aberta. As
comparado com comportas vagão para a mesma
comportas mais antigas usavam normalmente um
aplicação.
capacidade
pela
simplicidade
de
sistema de borbulhamento de ar com pressostato
diferencial. Estes sistemas têm apresentado
A abertura da comporta é feita pela ação do
problemas que vão desde entupimento nas
cilindro hidráulico que deve ser dimensionado
tubulações até a difícil regulagem das válvulas do
para vencer o peso da parte móvel da comporta e
sistema.
as forças de atrito dos mancais e da vedação
lateral devido à pressão da água. O fechamento é
II.2. COMPORTA SEGMENTO DO VERTEDOURO
feito pelo peso próprio da comporta. Por questões
Os vertedouros são dotados de comportas para
de segurança da barragem, o acionamento destas
controlar o nível do reservatório e também para
comportas deve contar com uma segurança
evacuar as vazões de cheias. Podem ser usadas
adicional, através de grupo de bombeamento
como comporta de serviço nos vertedouros: as
diesel acoplado à unidade hidráulica e grupo
comportas vagão ou segmento. Algumas usinas
gerador diesel.
mais antigas possuem comportas vagão no
vertedouro acionadas por guincho. Devido às suas
As comportas segmento de vertedouro são
grandes vantagens em relação às comportas
compostas,
vagão, os projetistas começaram a usar as
componentes:
basicamente,
dos
seguintes
comportas segmento no vertedouro, no princípio,
acionadas em sua maioria por guinchos a corrente
II.2.1. Tabuleiro
ou a cabo e, mais recentemente, por cilindros
Chama-se de tabuleiro a estrutura metálica
hidráulicos. Por tal motivo, só descreveremos, a
composta pelo paramento (chapa de face), vigas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 142 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
horizontais, verticais, enrijecedores horizontais,
Normalmente no Brasil, se usa o material SBR
olhais de conexão com os órgãos de manobra e
(composto de estireno e butadieno) e o neoprene,
placas de apoios dos braços. O tabuleiro é
sendo que o primeiro tem sido mais usado devido
composto de vários elementos que, após a
ao seu menor custo.
soldagem na obra, compõem uma única peça.
II.2.4. Rodas ou Patins de Guia
II.2.2. Braços
Estes elementos têm a finalidade de guiar as
Os braços têm a finalidade de transmitir a carga
comportas nos movimentos verticais nos sentidos
hidrostática suportada pela comporta e a carga
transversais da comporta.
dos cilindros hidráulicos de manobra aos pilares
de concreto. As comportas mais antigas possuem
Normalmente, se usam rodas de aço carbono com
três braços de cada lado, ao passo que as
eixo de aço inoxidável e buchas autolubrificantes.
comportas mais recentes, em sua maioria,
Alguns projetistas optam pelo uso de patins.
empregam dois braços de cada lado. Na junção
Algumas comportas usam os dois sistemas.
dos braços inferior e superior, encontra-se o
terminal de braços, que nada mais é do que uma
II.2.5. Peças Fixas
peça independente dos braços, que contém dois
As peças fixas das comportas segmento são
pequenos trechos de braços acoplados a um anel
elementos metálicos embutidos no concreto que
geralmente fundido chamado de cubo ou bosso,
possuem a finalidade de transmitir a carga
no interior do qual se instala a bucha de bronze
hidrostática para o concreto, além de conterem o
autolubrificante que se articula sobre um eixo de
quadro metálico de apoio das vedações.
aço carbono, revestido de cromo duro ou de aço
inoxidável.
As peças fixas se dividem em duas partes, ou
seja, as de primeiro estágio e as de segundo
II.2.3. Conjunto de Vedação
estágio. As de primeiro estágio são instaladas
As comportas segmento de vertedouro são
quando da concretagem da barragem e serão o
normalmente dotadas de vedações de soleira e
suporte para soldagem dos chumbadores de
laterais. As vedações laterais são tipo nota
fixação e regulagem das peças fixas de segundo
musical sim ples para comportas pequenas, tipo L
estágio.
para comportas grandes e tipo barra chata na
soleira.
As peças fixas de segundo estágio são compostas
basicamente de:
Normalmente, se usam borrachas com película de
•
Vigas de guia lateral: Normalmente se
teflon para diminuir o atrito de deslizamento e
estendem desde a soleira até o piso de
diminuir a capacidade do mecanismo de manobra,
operação, descrevendo um arco. Elas são
além de garantir o fechamento por gravidade.
compostas de chapas ou perfis laminados
sobre os quais se soldam as chapas de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 143 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
aço inoxidável para apoio da vedação e
Apesar de basicamente o acionamento hidráulico
pista das rodas ou patins de guia.
da comporta segmento de vertedouro ter uma
Vigas de soleira: A viga de soleira tem a
concepção bem definida, existem concepções
finalidade de suportar e transmitir ao
próprias dos clientes e empresas projetistas,
concreto o peso da comporta, além de
considerando
aspectos
possuir chapa de aço inoxidável para
manutenção
e
apoiar a vedação de soleira.
podemos citar casos de uso de uma central por
Mancais de articulação da comporta: São
comporta, uma central para duas comportas (o
pedestais de construção rígida de chapas
mais comum), uma central para várias comportas,
com furos para alojamento do eixo de
porém com operação de uma comporta apenas
articulação,
por vez.
apoiados
sobre
a
viga
de
segurança.
operacionalidade,
Exemplificando:
protendida de concreto e fixados as
•
mesmas por meio de tirantes de aço
O painel elétrico de comando e
carbono.
responsável pela alimentação elétrica dos motores
Dispositivo de calagem: são normalmente
da unidade hidráulica e demais componentes
empregados
braço
elétricos, pela execução da lógica de controle das
vigas
comportas, pelas indicações de posição das
verticais extremas da comporta e permitem
comportas e pela sinalização das falhas do
estocar a comporta para desacoplamento
sistema, deve ser projetado considerando toda a
dos cilindros hidráulicos com finalidade de
necessidade operacional da comporta.
articulado,
dispositivos
que
apoiam-se
tipo
nas
controle,
manutenção.
Os painéis de comando e controle das comportas
II.2.6. Acionamento
são considerados equipamentos eletricamente
Atualmente as comportas segmento do vertedouro
simples e bastante confiáveis.
são, em sua maioria, acionadas por sistemas
óleo-hidráulicos, compostos de cilindro hidráulico
As comportas segmento do vertedouro são
de simples efeito, com sua viga suporte, hastes de
normalmente operadas através dos painéis locais,
ligação da comporta ao cilindro, painel elétrico de
localizados na estrutura do vertedouro, porém
comando e controle da unidade hidráulica e da
com sinalização das posições da comporta nos
comporta, as interligações hidráulicas e elétricas,
painéis elétricos de comando centralizado da
além do indicador de posição.
usina na sala de comando da usina.
As comportas segmento do vertedouro mais
Com o avanço da eletrônica e da tecnologia de
antigas instaladas em várias usinas brasileiras são
comunicação, há uma tendência crescente para
operadas por guinchos eletromecânicos a corrente
que o comando seja feito em sua maior parte
ou a cabo.
remotamente da sala de comando da usina. Neste
sentido, vem aumentando bastante o uso de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 144 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
painéis com lógica de comando efetuada por PLC,
mesmo. A comporta ensecadeira do vertedouro é
visto que estes apresentam atualmente grande
colocada a montante da comporta segmento, a da
simplicidade funcional e custo bastante atrativo.
tomada d’água a montante da comporta vagão da
tomada d’água e a do tubo de sucção a jusante da
Os indicadores de posição são instrumentos de
turbina.
grande importância para a comporta, pois o seu
correto funcionamento garante à comporta uma
Estas comportas se caracterizam pelo fato de
operação segura e eficaz. As comportas mais
serem
antigas acionadas por guincho possuem, na sua
equilibradas, ou seja, com o equipamento principal
maioria, o indicador acoplado ao próprio guincho.
fechado. Uma vez depositada na ranhura, a água
As comportas operadas hidraulicamente possuem
entre a comporta ensecadeira e o equipamento
indicadores do tipo mecânico com sistemas de
principal é retirada, seja pela abertura das
cabos e polias que transformam o movimento de
comportas ou pelo bombeamento da água do tubo
translação da comporta num movimento rotativo
de sucção. Depois de executado trabalho de
de 270°, indicado sobre um disco metálico
manutenção, o espaço entre a comporta e
graduado em metros, relativo à posição da
equipamento principal deve ser cheio, visto que
comporta. O sistema contém ainda seletores
estas
rotativos com fins de curso para detecção das
equilibradas, o que, normalmente, é obtido pela
posições mais importantes da comporta, a saber:
abertura das válvulas by-pass instaladas na
colocadas
comportas
na
só
ranhura
operam
sob
em
águas
águas
•
Comporta fechada;
própria comporta e operadas pela própria viga
•
Comporta aberta;
pescadora.
•
Posições intermediárias;
•
Posição extrema de abertura;
A operação das comportas ensecadeiras é feita
•
posição de reposição.
por pórticos rolantes, pontes rolantes ou ainda
monovia com talha elétrica. Comportas de menor
Nos últimos dez anos, começaram a ser usados
nas
comportas
segmento
de
vertedouro
porte podem ser operadas manualmente.
e
Os painéis das comportas ensecadeiras são
indicadores eletrônicos tipo pendular.
normalmente estocados no topo das ranhuras.
II.3. COMPORTAS ENSECADEIRAS DA TOMADA
Quando o numero de elementos é superior ao
D’ÁGUA,
numero de ranhuras, normalmente se constrói um
DO
VERTEDOURO
E
DO
TUBO
DE
SUCÇÃO
As
comportas
poço de estocagem onde se depositam os painéis
ensecadeiras,
normalmente
empilhados uns sobre os outros.
chamadas de Stoplog, são equipamentos que
possuem finalidade específica de proporcionar o
As
ensecamento do espaço entre a mesma e o
basicamente dos seguintes componentes:
comportas
ensecadeiras
são
compostas
equipamento principal e permitir a manutenção do
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 145 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.3.1. Tabuleiro
quando da concretagem da barragem e serão o
Chama-se tabuleiro a estrutura metálica composta
suporte para soldagem dos chumbadores de
pelo paramento (chapa de face), vigas horizontais,
fixação e regulagem das peças fixas de segundo
verticais, enrijecedores horizontais, vigas de
estágio.
cabeceira e olhais de conexão com a viga
pescadora.
O
tabuleiro
das
comportas
ensecadeiras é composto de vários elementos
que trabalham superpostos e são depositados na
As peças fixas de segundo estágio das comportas
ensecadeiras são compostas basicamente de:
•
ranhura um a um.
Caminho de deslizamento: É a viga
metálica vertical, localizada a jusante ou
montante da ranhura, dimensionada para
II.3.2. Conjunto de Vedação
suportar e distribuir ao concreto os
As comportas ensecadeiras de vertedouro são
esforços hidrostáticos. Normalmente, tem
normalmente dotadas de vedações de soleira e
comprimento ligeiramente superior à altura
laterais. As vedações laterais são tipo nota
da
musical simples e tipo barra chata na soleira.
deslizamento contêm as placas de aço
comporta.
Os
caminhos
de
inoxidável laterais onde se apoiam as
Normalmente no Brasil, se usa o material SBR
(composto de estireno e butadieno) e o neoprene,
borrachas de vedação da comporta.
•
Vigas de guia lateral: Normalmente se
sendo que o primeiro tem sido mais usado devido
estendem desde a soleira até o piso de
ao seu menor custo. As comportas ensecadeiras
operação e são compostas de trilhos ou
de tomada d’água e do tubo de sucção possuem
perfis tipo U laminados para pista dos
também a vedação de frontal.
patins de guia.
•
II.3.3. Patins de Guia
finalidade de suportar e transmitir ao
Estes elementos têm a finalidade de guiar as
concreto o peso da comporta, além de
comportas nos movimentos verticais nos sentidos
possuir chapa de aço inoxidável para
transversais e montante-jusante da comporta.
II.3.4. Peças Fixas
apoiar a vedação de soleira.
•
possuem a finalidade de transmitir a carga
hidrostática para o concreto, além de conterem o
quadro metálico de apoio das vedações.
Vigas de frontal: A viga de frontal tem a
finalidade de servir de apoio para a
As peças fixas das comportas ensecadeiras são
elementos metálicos embutidos no concreto que
Vigas de soleira: A viga de soleira tem a
vedação de frontal.
•
Dispositivo de calagem: são normalmente
empregados
articulado,
dispositivos
que
apoiam-se
tipo
nas
braço
vigas
cabeceira da comporta e permitem estocar
As peças fixas se dividem em duas partes, ou
seja, as de primeiro estágio e as de segundo
a comporta, quando a mesma não está em
uso.
estágio. As de primeiro estágio são instaladas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 146 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.3.5. Acionamento
Estas comportas são normalm ente operadas com
As comportas ensecadeiras são acionadas pelos
guindastes
equipamentos de levantamento da tomada d’água,
dependendo das dificuldades para colocação de
do vertedouro e do tubo de sucção, com o auxilio
guindastes, pode ser necessário prever outro tipo
da sua respectiva viga pescadora. A viga
de acionamento, como, por exemplo, guinchos
pescadora tem um sistema automático de engate
mecânicos.
de
grande
capacidade.
Porém,
e desengate dos ganchos, o que permite colocar
ou retirar todos os elementos numa operação
Após o fechamento do desvio se constrói um
simples e segura.
tampão de concreto a jusante das comportas.
II.4.
OUTRAS
COMPORTAS
UTILIZADAS
EM
USINAS HIDRELÉTRICAS
Estas comportas são normalmente deixadas na
ranhura após a operação de fechamento do
As comportas descritas nos itens acima são os
desvio, visto que sua operação de retirada é
tipos mais normalmente encontrados nas usinas
complicada e, passado o tempo necessário para
brasileiras. Outras duas estruturas das usinas
se construir o tampão de concreto, o nível do
utilizam comportas e faremos um breve descritivo
reservatório
das mesmas.
retirada.
II.4.1. Comportas de Fechamento do Desvio
normalmente
já
impossibilita
a
II.4.2. Comportas de Descarga de Fundo
As comportas de fechamento do desvio são
As estruturas de descarga de fundo são pouco
equipamentos
usadas nas usinas hidrelétricas brasileiras e são
utilizados
durante
a
fase
de
construção da usina e têm o importante papel de
encontradas em algumas usinas mais antigas.
fechar o túnel de desvio e permitir o enchimento
do reservatório da usina.
A descarga de fundo tem a finalidade de
descarregar grandes vazões de água do fundo do
As concepções dos desvios variam de usina para
reservatório, promovendo a limpeza do mesmo.
usina
São
e,
conseqüentemente,
as
comportas
encontradas
diversas
concepções
de
empregadas no fechamento. Normalmente, se usa
descarga de fundo quanto ao tipo de comportas
uma comporta vagão a montante e várias
empregadas, indo desde o uso de duas comportas
comportas
ou
deslizantes
de
segmento, uma vagão ou deslizante, combinada
ensecadeira,
gaveta,
a
vagão
jusante.
ensecadeira
As
filosofias
fechamento do desvio também variam de usina
em
série,
uma
vagão
e
uma
com uma válvula Howell Bunger.
para usina e vão desde o fechamento com a
comporta vagão e posterior descida em seco da
Devido à grande profundidade que, muitas vezes,
comporta a jusante ao fechamento com a própria
passa dos 100 metros, estas comportas são de
comporta de jusante, ficando a comporta vagão de
pequeno porte e, na sua maioria, operam com
prontidão para qualquer emergência.
cilindros hidráulicos de grande capacidade.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 147 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
Para a face de jusante do tabuleiro e braços das
PREVENTIVA
comportas segmento, elementos e estrutura da
As comportas podem ser classificadas como
viga pescadora de comporta ensecadeira, torna-
equipamentos que requerem pouca manutenção,
se mais fácil executar esta manutenção, visto que
dada a sua simplicidade construtiva. No entanto,
estas partes estão acessíveis a todo tempo. Já
as comportas de emergência da tomada d’água e
para as comportas vagão de tomada d’água e a
segmento
face de montante da comporta segmento que se
do
vertedouro
requerem
uma
manutenção rígida e responsável, visto que estes
encontram
equipamentos
manutenção torna-se mais difícil, sendo, desta
não
podem
falhar
quando
normalmente
necessário
submersas,
estabelecer
uma
esta
solicitados, uma vez que podem comprometer a
forma,
rotina
turbina e a própria barragem.
diferente de inspeções em função das paradas da
turbina. Para o caso da comporta segmento, há
De qualquer forma, a manutenção das comportas
duas soluções alternativas, sendo uma delas a
deve ser bem conduzida para garantir a vida útil
colocação da comporta ensecadeira no vão da
esperada do equipamento.
comporta a ser inspecionada, esgotamento da
água e a inspeção, e a outra solução é a abertura
Para falar sobre manutenção de comportas,
completa da comporta para inspecionar no piso de
entendemos ser mais prático falar da manutenção
operação. No entanto, esta solução representa
das
uma grande perda de água e dificilmente é
partes
constituintes
das
comportas,
englobando aí os tipos de comportas distintos, do
adotada, apesar de ser mais rápida de se fazer.
que falar de uma por uma, visto que a
manutenção aplicável para as mesmas partes de
Caso se constate uma corrosão sistêmica no
tipos distintos de comportas é praticamente a
equipamento, a mesma deve ser monitorada, as
mesma, e as diferenças, quando existentes, serão
causas estudadas e identificadas e as medidas
ressaltadas.
preventivas e/ou corretivas adotadas para garantir
a vida útil do equipamento. Para monitorar a
III.1. TABULEIROS, BRAÇOS E ESTRUTURAS DE
corrosão, a espessura da chapa dever ser medida
VIGAS PESCADORAS
e onde necessário usado o método ultrassônico.
Os tabuleiros, braços e as estruturas das vigas
pescadoras devem ser inspecionados no mínimo
III.2. RODAS
a cada seis meses para verificação de corrosão
As rodas que requerem maior cuidado, são
na estrutura. Recomenda-se a imediata limpeza e
obviamente as rodas principais das comportas
pintura das regiões corroídas. Em caso de um
vagão de emergência. Sua manutenção, no
aumento acentuado de corrosão de uma inspeção
entanto,
para outra, recomenda-se investigar as causas.
disponibilidade da comporta, o que ocorre nos
está
sempre
condicionada
à
períodos de parada programada da turbina, onde
coloca-se a comporta ensecadeira da tomada
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 148 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
d’água e pode-se proceder a trabalhos de
III.4. PEÇAS FIXAS
manutenção na comporta. Neste caso, estas
As peças fixas das comportas ensecadeiras ficam
manutenções
programadas,
permanentemente submersas e, portanto, a
procurando executá-las ao menos uma vez por
inspeção das mesmas só pode ser feita com
ano, sendo possível executar a cada seis meses.
auxilio de mergulhadores. Já as peças fixas das
Devem ser inspecionados: a superfície externa da
comportas vagão da tomada d’água e segmento
roda, os parafusos das tampas, o travamento da
do vertedouro podem ser inspecionadas em seco
roda e executado o engraxamento da roda.
com
devem
ser
a
colocação
da
respectiva
comporta
ensecadeira, lembrando porém que, no caso da
Recomenda-se a cada 5 anos a desmontagem de
comporta vagão, a inspeção da peça fixa depende
uma roda para verificar as condições de eixos,
da parada da turbina.
rolamentos e retentores e, dependendo da
situação
encontrada,
fazer
as
substituições
Recomenda-se, para as comportas vagão e
segmento, a inspeção a cada cinco anos e, se
necessárias e extendê-la às demais rodas.
constatada
corrosão
acentuada,
proceder
à
III.3. VEDAÇÕES
recuperação, quer pela repintura de superfícies de
As vedações, como sendo o elemento de
aço
estanqueidade
ser
enchimento de solda e posterior esmerilhamento
inspecionadas a cada seis meses, quanto à
das chapas de aço carbono ou inox, onde
deformação, trincas ou fissuras ou sempre que
necessário.
da
comporta,
devem
carbono,
quer
pela
recuperação
com
forem detectados vazamentos na comporta, além
dos níveis considerados normais. Da mesma
Para as peças fixas da comporta ensecadeira,
forma que para a roda, a inspeção nas comportas
deve-se estabelecer a necessidade e extensão
vagão de tomada d’água deve ser programada
das
para ser executada nas paradas da turbina.
inspeção das peças fixas das comportas vagão.
Recomenda-se a troca das vedações a cada 5 ou
III.5. ACIONAMENTO
10 anos. A determinação do período de troca deve
Os componentes do acionamento da comporta
ser feita por cada usina, considerando os registros
são os itens que demandam maior cuidado quanto
de vazamentos, as condições particulares do
à inspeção e manutenção. Devem ser executadas
projeto e o relatório do estado da borracha na
as seguintes inspeções e manutenções:
inspeções
subaquáticas,
baseadas
na
última troca.
III.5.1. Cilindros Hidráulicos
Deve-se ressaltar que borrachas de comportas
Os cilindros hidráulicos, quando em operação
expostas freqüentemente aos raios solares sofrem
requerem pouca manutenção.
um ressecamento mais acentuado e requerem
trocas mais freqüentes.
No período inicial de uso, recomendam-se
inspeções periódicas para comprovar que os
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 149 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
cilindros estão trabalhando adequadamente e não
análise do óleo anualmente e as trocas
há vazamento de óleo.
quando recomendadas por estas análises;
•
Observar o aquecimento do óleo, visto que
As hastes dos cilindros devem ser inspecionadas
o aumento da temperatura, além de certo
quanto a riscos, pois os mesmos indicam
valor, aumenta em muito a velocidade de
presença de sujeira no óleo.
degradação do óleo;
•
Observar o aquecimento nos mancais das
Os vazamentos nas vedações são indicados pelo
bombas. Havendo aquecimento além do
aumento
normal, há a indicação de desgastes e
da
freqüência
das
operações
de
reposição da posição da comporta.
necessidade de trocas de rolamentos ou
lubrificação. A observação da temperatura
Recomenda-se a troca das vedações do cilindro
deve ser feita semanalmente por contato
sempre que se constatar vazamentos ou a cada
manual;
•
dez anos.
A
tubulação
inspecionada
III.5.2. Unidade e Tubulações Hidráulicas
hidráulicas
deve-se
deve
mensalmente
quanto
ser
a
vazamentos;
A segurança do funcionamento da unidade e
tubulações
hidráulica
a
•
uma
A pressão do óleo no circuito deve ser
controlada semanalmente, e as alterações
manutenção cuidadosa.
anotadas;
•
As
bombas
hidráulicas
devem
ser
É de vital importância manter o fluido hidráulico
inspecionadas
limpo
abrasivas
verificando-se, principalmente a ocorrência
penetrem no sistema e causem danos às bombas,
de vibração anormal, ruídos elevados,
válvulas e cilindros hidráulicos.
pressão insuficiente e vazamentos através
para
evitar
que
partículas
a
cada
seis
meses,
dos eixos;
A manutenção das unidades hidráulicas deve
•
cobrir os seguintes pontos:
•
inspecionadas a cada seis meses, e o
Controlar constantemente o nível do óleo
resultado destas inspeções pode indicar a
hidráulico, fazendo a complementação
com o mesmo óleo quando necessário;
•
•
As válvulas de solenóide devem ser
necessidade da substituição.
•
Os motores das unidades hidráulicas
Proceder a limpeza mensal dos filtros de ar
devem ser inspecionados quanto a níveis
e semanal dos filtros de óleo;
de isolamento, elevação de temperaturas
A troca do óleo do sistema deve ser
nas
estabelecida a partir das observações do
lubrificação
grau de envelhecimento e sujeira do
funcionamento do ventilador quanto ao
mesmo. Recomenda-se a execução de
correto fluxo de ar, níveis de vibrações,
bobinas
e
mancais,
dos
desgastes,
rolamentos,
desgastes das escovas e anéis coletores.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 150 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A carcaça deve ser mantida limpa de pó
comportas segmento, os aparelhos pendulares,
em sua superfície exterior para facilitar a
atualmente
troca de calor com o meio.
manutenção,
bastante
a
usados,
menos
da
não
requerem
verificação
dos
parafusos de fixação e de alguma avaria externa
O tempo de vida das instalações hidráulicas que
que pode ocorrer. Já nas comportas vagão, os
têm uma manutenção adequada e cuidadosa
aparelhos eletrônicos que estão sendo atualmente
depende do tempo de vida dos elementos
empregados
mecânicos.
cuidados e sua manutenção deve seguir as
requerem
um
pouco
mais
de
disposições do fabricante.
Normalmente, nas bombas são os rolamentos que
têm o tempo de vida limitado entre 5000 a 10000
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
horas.
Mesmo que se siga o programa de manutenção
preditiva indicado pelo fabricante, é natural que
Nas válvulas, o tempo de vida depende da
alguns componentes venham a falhar durante a
quantidade
operação.
de
operações
do
êmbolo
em
Em
algumas
destas
falhas,
conseqüência das ligações do solenóide. Estes
fortuitamente teremos equipamentos stand-by já
componentes são previstos para 10 milhões de
previstos no projeto, como é o caso de grupos
ligações.
motobomba,
ou
ainda,
equipamentos
sobressalentes no almoxarifado que poderão ser
O tempo de vida das válvulas pode ser estimado
prontamente substituídos.
em 2000 a 3000 horas de serviço da instalação.
É de fundamental importância manter uma
III.5.3. Painéis Elétricos de Comando
quantidade adequada de materiais de reposição
Os painéis, como sendo os órgãos de comando
no almoxarifado da usina para que a operação
da unidade hidráulica e de execução da lógica de
das comportas não seja comprometida colocando
operação da comporta, devem ser inspecionados
em risco a segurança da turbina ou mesmo da
mensalmente e, particularmente a cada operação,
própria usina.
principalmente nos equipamentos sujeitos a maior
desgaste e com maior probabilidade de falha. O
Da mesma forma, aconselha-se que, para alguns
estado de isolação dos cabos elétricos deve ser
materiais onde a reposição pode ser melhor
também constantemente inspecionado.
programada, não sejam mantidos materiais em
estoque, pois isto significa recurso imobilizado e,
III.5.4. Indicadores de Posição
Os
indicadores
de
posição,
dependendo do caso, quando for realmente
dado
à
sua
importância na execução da lógica de operação
necessário usar o material, o mesmo pode já estar
impróprio para o uso.
da comporta, como já destacado anteriormente,
devem ser mensalmente inspecionados. Em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 151 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Obviamente, deve-se levar em conta uma série de
quantidade de componentes móveis normalmente
fatores para se decidir pelos materiais a serem
sujeitos a desgastes e falhas. Pesa, no entanto, a
mantidos em estoque, tais como dificuldade de
favor do acionamento o fato de o mesmo estar
aquisição,
normalmente alojado em sala abrigada em boas
custo,
quantidade
de
defeitos
apresentados, importância do item no conjunto da
condições
comporta,
manutenção. O que ocorrerá com o acionamento,
entre
outros,
que
devem
ser
estabelecidos pela equipe de manutenção.
de
acesso
e
facilidade
para
diferentemente da estrutura e das peças fixas, é
que dentro da vida útil do equipamento é bem
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
provável
A análise da vida útil econômica de comportas
equipamento, incorporando certas melhorias que
deve ser feita considerando-se as três partes
venham a ser desenvolvidas com o passar dos
principais do equipamento, ou seja, estrutura,
anos.
peças fixas e acionamento.
intervenções citadas acima, consideraremos a
que
Tendo
sejam
em
feitas
vista
a
atualizações
realização
do
das
vida útil econômica do acionamento da comporta
A estrutura, mesmo se considerando as rodas e
vedações,
que
são
itens
mais
sujeitos
em 30 anos.
à
manutenção que o tabuleiro, apresenta grande
Tendo em vista o conjunto da comporta, achamos
robustez e, desde que se tomem os cuidados
prudente considerar a vida útil econômica das
mínimos de manutenção para se evitar a corrosão
comportas como sendo 30 anos.
da estrutura, terá vida útil assegurada em mais de
REFERÊNCIAS
50 anos.
[1] Erbistie, Paulo César Ferreira. Comportas
As peças fixas são projetadas, tendo as partes
Hidráulicas. Editora Campus/Eletrobrás – 1987.
onde se apóiam as borrachas de vedação em aço
inoxidável e, desde que não sejam atacadas pela
água ou sofram efeito da erosão no concreto
devido ao projeto civil inadequado, terão vida
superior a 50 anos. As peças fixas das comportas
vagão
de
tomada
d’água
e
segmento
de
vertedouro apresentam a possibilidade inspeção
em seco e, até mesmo, execução de reparos com
a instalação da comporta ensecadeira, o que não
ocorre com as comportas ensecadeiras que não
podem ser ensecadas.
O acionamento das comportas é a parte que
maior manutenção exigirá por possuir uma maior
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 152 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Computador e Periféricos
RESUMO
placas defeituosas por outras novas. Já, a
Todos os computadores consistem de dois
manutenção corretiva de software, geralmente
componentes básicos: hardware e software. O
está associada a desinstalação do mesmo, ou
hardware dos computadores inclui todos os
ainda, em casos mais graves, a formatação de
componentes físicos que integram o sistema do
todo o disco rígido com posterior re-instalação de
computador: fonte de alimentação, drive para
todos os softwares aplicativos e arquivos contidos
discos
nele.
flexíveis,
disco
rígido,
placa-mãe,
Levando
em
consideração
o
rápido
microprocessador, circuito de clock, memória
desenvolvimento de dispositivos melhores e a alta
ROM, memória RAM, etc. O software é constituído
taxa de renovação da tecnologia aplicada em
pelos programas de computador, que são listas de
computadores e periféricos, pode-se estimar uma
instruções que dizem ao computador o que fazer,
vida útil econômica de 3 anos para computadores
há duas categorias principais de software: sistema
e periféricos.
operacional e aplicativos. Os principais periféricos
encontrados
em
aplicações
domésticas
e
I. INTRODUÇÃO
comerciais são: monitor, teclado, mouse, leitores
O primeiro computador foi desenvolvido na
de CD Rom, scanners, impressoras, etc. Os
Universidade da Pensilvânia por volta 1943, o
computadores e periféricos são equipamentos
Eniac
bastante confiáveis, porém precisam de um
Calculator) era uma máquina enorme composto
ambiente operacional adequado para que esta
de 18.000 válvulas e 15.000 relés, que ficava
confiabilidade seja mantida, tomando-se cuidados
alojada numa sala de 9 x 30 m.
(Eletrical
Numerical
Integrator
and
com: calor e frio, umidade, sujeira e poeira,
impactos
e
vibrações,
estática,
Com o advento do transistor de silício, em 1947,
problemas relacionados com a rede elétrica. A
tornou-se então possível aumentar a velocidade
manutenção
em
das operações na computação. Em meados dos
computadores e periféricos pode ser dividida em
anos 60, foi desenvolvido o circuito integrado, com
duas categorias: as que o usuário pode fazer e as
isso a computação deu um grande passo à frente.
preventiva
eletricidade
aplicada
que necessitam de uma assessoria técnica. Esta
manutenção pode utilizar softwares de diagnóstico
A indústria dos computadores pessoais (PC), teve
de falhas e correção das mesmas, ou pode ser
seu início em 1971 com a fabricação do primeiro
efetuado através de limpezas, verificação das
microprocessador, o Intel 4004. Porém a indústria
conexões físicas de cabos, etc. As manutenções
decolou somente em 1975 com Altair 8800, da
corretivas de hardware se resumem à troca de
MITS.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 153 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Durante os anos seguintes foram desenvolvidos
condicionado e evitar a obstrução dos
diversos projetos utilizando microprocessadores,
orifícios de ventilação;
então em 1981 a IBM apresentou o IBM Personal
•
Umidade: a alta umidade pode acelerar o
Computer, que trazia um processador Intel 8088
processo de oxidação das partes metálicas
de 4,7 MHz com 16 Kb de RAM. Também houve
do computador, já a baixa umidade pode
avanços significativos na área de software com a
criar problemas de eletricidade estática;
•
Microsoft.
Sujeira
e
poeira:
afetam
todos
os
componentes de um computador, mas em
Dessa época em diante, houveram grandes
especial alguns periféricos como teclado e
avanços tecnológicos tanto na área de hardware,
mouse, prejudicando os contatos destes
quanto na de software. A indústria da informática
equipamentos;
se tornou uma das mais gigantes indústrias
•
mundiais, só perdendo para indústria do petróleo.
Impactos e vibrações: este problema afeta
tanto componentes fixos, como móveis. O
excesso de vibração e impactos pode fazer
Como
qualquer
computadores
equipamento
com
que
circuitos
integrados
sejam
desconectados de seus soquetes, bem
evidentemente sua confiabilidade é bem alta,
como pode afetar a integridade do disco
porém
rígido e de leitores de CD Rom, pois
o
microeletrônica,
rápido
a
podem
os
falhar,
com
pessoais
eletrônico,
desenvolvimento
obsolescência
da
tecnológica
podem desalinhar suas cabeças de leitura;
•
desse equipamento é muita rápida [1].
Eletricidade
estática:
os
circuitos
integrados que compõem as placas dos
Muitos equipamentos, chamados de periféricos,
computadores são afetados por esse
foram
fenômeno
desenvolvidos
para
auxiliar
os
podendo
até
ser
computadores a desempenharem melhor suas
permanentemente danificado por este.
tarefas,
Deve-se tomar muito cuidado ao manusear
como
por
exemplo:
impressoras,
scanners, placas de rede e FAX/Modem, etc.
as placas de computadores, procurando
sempre descarregar a estática acumulada
Os computadores e periféricos são equipamentos
bastante confiáveis, porém precisam de um
antes;
•
Problemas
relacionados
com
a
rede
ambiente operacional adequado para que esta
elétrica: os computadores, bem como
confiabilidade
muitos de seus periféricos, possuem fontes
seja
mantida.
Algumas
características que devem ser observadas:
•
de
alimentação
chaveadas,
que
são
Calor e frio: todos os componentes
sensíveis a ruídos e distorções do sinal
eletrônicos têm sua durabilidade reduzida
elétrico,
com o aumento da temperatura, portanto é
flutuações do nível de tensão do sinal [2].
bem
como
a
oscilações
e
recomendável se instalar computadores e
periféricos
em
ambientes
com
ar-
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 154 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Outro grande problema da atualidade, está
•
Microprocessador: interpreta as instruções
relacionado com o software, são os vírus de
para
computador.
que
procedimentos requeridos por cada uma
geralmente estão anexados a outros arquivos de
das instruções. As suas principais funções
aplicativos, e quando entram em operação podem
são: controle dos dados de todo sistema,
causar problemas em todos softwares aplicativos
executar todas as operações matemáticas,
do sistema. Atualmente, surgem milhares de vírus
executar
novos por semana, e o único modo de prevenção
decisões e executar todo o controle do
efetiva é a utilização de programas anti-vírus
sistema e dos dados;
Os
vírus
são
programas
antes de se ler, copiar, ou executar, qualquer
•
arquivo vindo de outro computador [1] [4].
o
computador
todas
e
executa
operações
os
lógicas
e
Circuito de clock: atua como um contador
de
passo
do
sistema
para
o
processamento de estados, em geral, um
II. CARACTERÍSTICAS
aumento da taxa de clock resulta num
aumento de desempenho;
•
II.1. COMPUTADORES
Memória
ROM:
memória
não-volátil
Todos os computadores consistem de dois
programada de fábrica que não pode ser
componentes básicos: hardware e software.
alterada pelo usuário, podendo ser lida,
mas não escrita. A ROM contém o sistema
II.1.1. Hardware
de entradas e saídas básico (BIOS) que
O hardware dos computadores inclui todos os
permite
componentes físicos que integram o sistema do
dispositivos de entrada e saída;
computador:
•
•
•
RAM:
usuário
acesse
memória
volátil
os
que
armazena programas de computadores e
da rede 127 V corrente alternada para os
interage com eles, podendo ser lida e
níveis de tensão corrente contínua que o
escrita. Quanto mais memória RAM o
computador necessita;
computador
Drive para discos flexíveis: permite que as
aplicativo que se pode executar;
•
Barramento:
tem,
maior
um
grupo
o
programa
de
cabos
lidas a partir de um disco magnético
conectados
flexível removível;
mandar e receber informações entre
Disco rígido: permite que as informações
diferentes
possam ser armazenadas e lidas a partir
geralmente em múltiplos de oito;
de
um
disco
magnético
rígido
não-
•
removível;
•
o
Fonte de alimentação: converte a tensão
informações possam ser armazenadas e
•
Memória
que
Placa-mãe:
que
fornece
partes
do
meios
para
computador,
Slots de expansão: conectores usados
para o propósito de conectar outros
aloja
e
interconecta
eletricamente a maioria dos componentes
eletrônicos de um computador;
circuitos à placa-mãe;
•
Cartões periféricos: permite a conexão do
computador com dispositivos de entrada e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 155 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
saída,
como
por
exemplo:
drives,
impressoras, monitores, etc. [3]
diretórios são organizados em forma de uma
estrutura de árvore [3].
II.1.2. Software
II.2. PERIFÉRICOS
O software é constituído pelos programas de
Os
computador, que são listas de instruções que
aplicações domésticas e c omerciais são:
principais
periféricos
encontrados
em
dizem ao computador o que fazer.
II.2.1. Monitor
O monitor de vídeo constitui o meio pelo qual o
Há duas categorias principais de software:
•
Sistema operacional: é constituído pelo
computador apresenta ao usuário as diversas
conjunto de programas que permite que o
informações que este pode acessar, é composto
usuário
por um tubo de raios catódicos, uma fonte de
interaja
operando
•
os
com
drives
o
computador,
de
discos,
a
alimentação, um circuito eletrônico de controle,
impressora, e outros dispositivos.
um canhão de feixe de elétrons e das bobinas
Aplicativos: são programas desenvolvidos
magnéticas defletoras.
para dar ao computador uma aplicação
um
Basicamente, o computador, através de uma
a
placa de vídeo, que pode estar contida na placa-
maioria dos softwares disponíveis no
mãe ou ser uma placa independente conectada na
mercado.
placa-mãe, envia o sinal contendo as informações
específica,
como
processador
de
por
texto.
exemplo:
Constituem
da imagem a ser formada para o monitor.
Todas as informações geradas e necessárias pelo
computador são armazenadas na forma de
Este sinal vai chegar na placa de controle do
arquivos, os arquivos podem ser movidos,
monitor, que controla o funcionamento do canhão
copiados, renomeados ou apagados, os principais
de feixe de elétrons e das bobinas magnéticas
tipos de arquivos são:
defletoras.
•
•
Estes
dois
componentes
são
arquivo executável: uma lista de instruções
alimentados pela fonte de alimentação, e tem a
para o microprocessador;
função de disparar um feixe de elétrons no tubo
arquivo
de
dados:
uma
lista
de
de raios catódicos que irá formar a imagem.
informações;
•
•
arquivo texto: uma série de caracteres
As
como letras, números, espaços, etc.;
responsáveis por controlar a direção do feixe de
arquivo gráfico: uma figura convertida em
bobinas
magnéticas
defletoras
são
elétrons [4].
código digital.
II.2.2. Teclado
Os arquivos e programas são armazenados em
diretórios, também chamados de pastas. Os
O teclado é um dos componentes que sofrem
mais desgaste natural do computador, pois se
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 156 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
trata do meio pelo qual o usuário passa diversas
As impressoras matriciais já estão bastante
informações para o computador.
obsoletas
atualmente,
pois
são
lentas
e
barulhentas. Este tipo de impressora ainda é
O teclado possui um microprocessador próprio
muito encontrada em uso, pois possuem um custo
que detecta os movimentos das teclas. Este
baixo de operação. Utilizam uma fita para imprimir
microprocessador fica varrendo as teclas, e
os caracteres, como as máquinas de escrever
quando uma tecla é pressionada, ele manda um
antigas, e uma cabeça de impressão formada de
código de varredura, um byte que identifica a
agulhas.
posição da tecla, para o computador. Esse byte
será decodificado no computador para se obter o
Já as impressoras jato de tinta são as mais
valor do caractere que aquela tecla representa [4].
comumente
encontradas
no
mercado,
são
bastante rápidas e silenciosas. Possuem um custo
II.2.3. Mouse
de operação acessível às diversas aplicações, e
O mouse também é outro componente que sofre
utilizam esguichos de tinta, preta e colorida,
um grande desgaste natural, pois também
através de uma matriz de minúsculos bocais, para
constitui um meio pelo qual o usuário passa
imprimir os caracteres.
comandos para o computador.
A impressora laser é de todas a mais rápida e
O mouse possui uma esfera que fica em contato
silenciosa, porém possui um custo de operação
com uma pequena plataforma, sendo que essa
mais elevado. Este tipo de impressora utiliza um
esfera sensibiliza os roletes de movimentação
toner para impressão dos caracteres. O processo
horizontal e vertical do ponteiro [5].
é
semelhante
ao
utilizado
nas
máquinas
copiadoras, sendo que o toner é atraído para as
II.2.4. CD Rom
áreas carregadas de um tambor eletrostático e
Os leitores de CD Rom são atualmente um dos
então ele é transferido eletrostaticamente para o
meios mais eficientes de se armazenar e
papel e fundido usando cilindros quentes de
transportar dados, uma vez que estes discos
pressão. Geralmente só imprimi em preto e
possuem uma alta capacidade de armazenar
branco [2] [5].
informações (650 MB) com um tempo de acesso
muito rápido, e como esses dados são gravados
II.2.6. Scanners
através de um processo óptico possui maior
Os scanners são dispositivos que através de um
confiabilidade [2] [5].
processo óptico consegue ler informações em
uma folha de papel e transferi-las diretamente
II.2.5. Impressoras
para o computador em forma de arquivos texto ou
As impressoras são os dispositivos pelos quais o
gráficos.
computador transfere as informações solicitadas
pelo usuário para o papel. Elas são de três tipos:
matriciais, jatos de tinta e laser.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 157 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Utilizam
o
mesmo
processo
aplicado
nas
máquinas copiadoras [2] [5].
sendo que esta pode ser dividida em duas
categorias: as que o usuário pode fazer e as que
necessitam de uma assessoria técnica.
II.2.6. Placas de FAX/Modem
As placas de FAX/Modem podem estar contidas
As principais tarefas de manutenção preventiva de
na placa-mãe ou ser uma placa independente
computadores, com periodicidade semanal, são:
conectada à placa-mãe. Tem como função prover
•
Backup de todos os dados;
o computador de um meio de utilizar as linhas
•
Limpar parte externa do computador,
telefônicas para transmissão de dados [2] [5].
monitor, teclado e demais periféricos,
utilizando produtos apropriados para tal
II.2.7. Placas de Rede
tarefa;
As placas de Rede também podem estar contidas
•
Verificar se todos os fios e cabos externos
na placa-mãe ou ser uma placa independente
estão seguros e se cada cabo está ligado
conectada à placa-mãe. Tem como função prover
corretamente [1] [2] [4] [5].
o computador de um meio de se comunicar com
outros computadores para transmissão de dados
[2] [5].
As principais tarefas de manutenção preventiva de
computadores,
com
periodicidade
semestral,
necessitam de uma assessoria técnica, e são:
III.
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
•
Retirar a tampa do computador e fazer
PREVENTIVA
uma limpeza das partes internas do
Todo computador do tipo PC vem acompanhado
mesmo, utilizando produtos apropriados
com um software de diagnóstico básico, as rotinas
para tal tarefa;
de autoteste (POST – Power-On Self Test) no
•
Verificar se todos os fios e cabos internos
BIOS do sistema. Essas rotinas verificam a
estão seguros e se cada cabo está ligado
funcionalidade básica de todos os dispositivos
corretamente;
padrões assim que o sistema é ligado.
•
Verificar se as placas internas estão
devidamente conectadas à placa-mãe [1]
Existem no mercado diversos softwares de
[2] [4] [5].
diagnóstico de falhas e correção de problemas,
podendo ser utilizados para se analisar o
Devido a grande utilização das impressoras pelos
desempenho dos principais dispositivos internos
usuários de computadores, estas necessitam de
do computador e tomar algumas medidas de
uma manutenção preventiva também, com uma
otimização para estes dispositivos.
periodicidade que varia de acordo com a sua
utilização. As principais tarefas de manutenção
A
manutenção
preventiva
aplicada
em
computadores e periféricos, constitui o segredo da
durabilidade e confiabilidade desses sistemas,
preventiva aplicadas às impressoras são:
•
Remover a poeira e os fragmentos de
papel do mecanismo;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 158 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Verificar se a pista de avanço do papel
útil econômica de 3 anos para computadores e
está desobstruída;
periféricos.
•
Limpar as partes externas da impressora;
•
Executar as rotinas de autolimpeza das
REFERÊNCIAS
cabeças de impressão [1] [2] [4] [5].
[1] J. Moss. Manutenção, reparos e atualização de
seu IBM PC e compatíveis. Makron Books, 1993.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
As manutenções corretivas de hardware se
[2] L. Vasconcelos. Manual de manutenção e
resumem à troca de placas defeituosas por outras
expansão de PCs. Makron Books.
novas.
[3] L. Vasconcelos. Como fazer expansões de
Já,
a
manutenção
corretiva
de
software,
hardware no seu PC. Makron Books.
geralmente está assoc iada a desinstalação do
mesmo, com posterior re-instalação do mesmo.
[4] G. Grimes. Aprenda em 24 horas Upgrade e
Ou ainda, em casos mais graves, a formatação de
Manutenção de PC’s. Editora Campus, 1999.
todo o disco rígido com posterior re-instalação de
todos os softwares aplicativos e arquivos contidos
[5] A. Rathbone. Upgrade E Manutenção De Pcs
nele [1] [2] [4] [5].
Para Dummies. Editora Campus, 1998.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A indústria da informática é uma das mais vorazes
em termos de renovação tecnológica, sendo que
um equipamento lançado hoje pode estar obsoleto
em no máximo 3 anos.
Este
grande
renovação
dos
desenvolvimento
sistemas
e
constante
computacionais,
é
estimulado não só por novos dispositivos de
hardware mais rápidos ou mais poderosos, como
também pelo desenvolvimento de softwares
melhores e mais eficientes.
Levando isso em consideração, juntamente com a
maciça utilização de computadores e periféricos
em todos os setores, pode-se estimar uma vida
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 159 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Condensador de Vapor
RESUMO
I. INTRODUÇÃO
Os condensadores de vapor são equipamentos
Os condensadores de vapor são equipamentos
utilizados para condensar o vapor procedentes de
utilizados para condensar o vapor procedentes de
turbinas
turbinas
a
vapor.
Existem
duas
vantagens
a
vapor.
Existem
duas
vantagens
associadas com a utilização dos condensadores:
associadas com a utilização dos condensadores:
diminuição da pressão de escape da turbina com
diminuição da pressão de escape da turbina com
o conseqüente aumento da produção de energia e
o conseqüente aumento da produção de energia e
a recuperação do condensado para sua utilização
a recuperação do condensado para sua utilização
como água de alimentação da caldeira. Nas
como água de alimentação da caldeira.
centrais térmicas a vapor podem ser utilizados
dois tipos de condensadores: os de superfície e os
A recuperação de calor através do condensado é
de contato. Os condensadores de superfície
de fundamental importância nas centrais de
proporcionam uma baixa pressão de escape
produção de energia elétrica a vapor. A água a ser
assim como a recuperação do condensado. Os
utilizada na caldeira, seja ela proveniente de rios,
condensadores de contato por sua vez, também
lagos
proporcionam uma baixa pressão de escape, mas,
apropriadamente antes de sua utilização. Com a
neste caso, ocorre a mistura do condensado com
tendência de se trabalhar com maiores pressões e
a água de refrigeração, comprometendo assim a
temperaturas, a necessidade de se obter água de
recuperação
aos
alimentação cada vez mais puras é cada vez
ter
maior. Neste caso a utilização de condensadores
atenção especial ao tratamento da água que
adequados minimiza a necessidade de tratamento
circula no ciclo a fim de evitar a formação de
de água ao fazer circular no ciclo uma água já
depósitos e problemas associados à corrosão.
tratada.
do
procedimentos
Deve-se
condensado.
de
também
Quanto
manutenção,
regularmente
deve-se
analisar
ou
outras
fontes,
deve
ser
tratada
a
integridade dos tubos e acessórios. Considerando
A condensação do vapor em um recinto fechado
que
são
produz um vácuo parcial devido à diminuição de
equipamentos onde o correto atendimento do
volume experimentada pelo vapor de baixa
programa de manutenção permite que se alcance
pressão. Assim, a energia necessária para o
sua
funcionamento do condensador é a relacionada
os
vida
condensadores
útil
inconvenientes,
esperada
sugere-se
econômica de 25 anos.
de
vapor
sem
uma
maiores
vida
útil
com o trabalho da bomba para comprimir o líquido
condensado, aumentando assim sua pressão, e
para também fazer circular a água de refrigeração.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 160 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Também é necessária uma certa quantidade de
as superfície dos tubos. A água de refrigeração,
energia para eliminar o ar e outros gases não
por sua vez, geralmente não possui tratamento e
condensáveis
condensador
acaba ocasionando depósitos. Como a limpeza da
juntamente com o vapor. O ar e os gases
parte interna é bem mais simples do que a da
dissolvidos na água de origem natural que
parte
alimenta a caldeira desprendem-se da mesma no
anteriormente.
que
entram
no
externa,
justifica-se
a
ordem
citada
condensador ao estarem submetidos à baixa
pressão.
Os condensadores de superfície podem ser de um
passe, quando a água circula através de todos os
II. CARACTERÍSTICAS
tubos em um único sentido, ou de dois passes,
Nas centrais térmicas a vapor podem ser
quando circula em um sentido na metade dos
utilizados dois tipos de condensadores: os de
tubos e no outro sentido na metade restante. A
superfície e os de contato. Os condensadores de
maioria dos grandes condensadores possui uma
superfície
bomba para conduzir o condensado líquido
escape
proporcionam uma baixa pressão de
assim
como
a
recuperação
do
condensado. Os condensadores de contato por
formado e um ejetor para retirar o ar e os gases
não condensados.
sua vez, também proporcionam uma baixa
pressão de escape, mas, neste caso, ocorre a
Para um adequado funcionamento, o condensador
mistura
de superfície de vê obedecer alguns princípios:
do
refrigeração,
condensado
com
a
comprometendo
água
assim
de
a
•
O vapor deve entrar no condensador com
a menor resistência possível e a queda de
recuperação do condensado.
pressão gerada no condensador deve
também ser a menor possível;
Em grandes centrais a vapor não se indica a
utilização dos condensadores de contato, pois,
•
O ar deve ser retirado o mais rápido
mesmo desconsiderando a perda de condensado,
possível do condensador por ser tratar de
o custo associado com o consumo de energia das
um fluido mau condutor de calor;
bombas e com a retirada dos gases não
•
O ar deve ser retirado em pontos
condensáveis elimina as vantagens decorrentes
apropriados, livre de vapor d’água e à
do elevado vácuo que pode ser obtido com este
menor temperatura possível;
•
tipo de condensador.
Deve-se gastar o mínimo possível de
energia para retirar o ar;
Nos condensadores de superfície, o vapor a ser
•
O condensado deve ser formado o mais
condensado normalmente circula por fora de
rápido possível e ser enviado, já sem a
tubos enquanto a água de refrigeração passa por
contaminação pelo ar, para a caldeira à
dentro
maior temperatura possível;
dos
mesmos.
O
motivo
para
esta
seqüência é que o vapor, como foi gerado a partir
de uma água tratada, não causa depósito sobre
•
A água de refrigeração deve passar pelo
condensador deixando uma quantidade
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 161 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
mínima de sedimentos e absorvendo o
contrário, deve-se tomar as devidas precauções
máximo possível de calor.
ao adicionar-se um produto que irá percorrer todo
o ciclo de potência, uma vez que irá se misturar
Nos condensadores de contato, o vapor é
ao condensado que retorna à caldeira.
condensado através de contato direto com a água
de refrigeração, presente no condensador na
O outro grande problema são as incrustações, as
forma de jatos. Pelo efeito combinado da pressão
quais formam uma camada na superfície do tubos
da
de troca de calor que reduz ou mesmo interrompe
água
de
refrigeração
ao
entrar
no
condensador, do vácuo existente no condensador
a troca de calor.
e da ação da gravidade, estes jatos alcançam
velocidade suficiente para arrastar o vapor
Deve-se ter também um cuidado especial com
condensado, o ar e os gases não condensados e
relação à integridade da tubulação que compõe o
para conduzi-los a um poço, vencendo assim a
condensador de vapor. Regularmente devem ser
pressão atmosférica.
realizadas
análises
procurando-se
identificar
anomalias.
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
O tratamento da água é um dos principais pontos
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
a serem abordados em um plano de manutenção
A manutenção corretiva aplica-se para a limpeza
preventiva de um condensador de vapor. Apesar
dos tubos quando da formação de depósitos e
do vapor ser, a princípio, um fluido livre de
para a substituição de tubos avariados dentro do
impurezas, uma vez que ao entrar no ciclo de
condensador de vapor.
geração como água de alimentação da caldeira
ele
foi
devidamente
tratado,
a
água
de
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
refrigeração não possui, na maioria dos casos,
Considerando que os condensadores de vapor
tratamento tão rígido. Esta água, ao circular pelo
são equipamentos onde o correto atendimento do
condensador, pode causar diversos problemas,
programa de manutenção permite que se alcance
como corrosão e formação de depósitos.
sua
vida
útil
inconvenientes,
A corrosão pode ser apresentar de duas formas:
esperada
sugere-se
sem
uma
maiores
vida
útil
econômica de 25 anos.
corrosão geral e corrosão localizada. No caso da
corrosão geral, o tratamento consiste em controlar
REFERÊNCIAS
o nível de acidez e alcalinidade da água. No caso
[1] Severns, W. H., Degler, H. E. e Miles, J. C.,
da corrosão localizada, deve-se retirar o oxigênio
Energía mediante vapor, aire o gas, Edit. Reverté,
livre da água através de algum produto químico.
1975
Estes tratamentos que consistem na introdução de
um agente na água de refrigeração são indicados
para os condensadores de superfície. Caso
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 162 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Conduto e Canaleta
RESUMO
I. INTRODUÇÃO
Eletrodos ou condutos são tubos de seções
De acordo com a norma, eletrodutos ou condutos
circulares destinados a proteção de condutores
são tubos de seções circulares destinados à
elétricos. As canaletas têm a mesma função do
proteção de condutores elétricos.
eletroduto, mas possuem seção retangular. O
dimensionamento, dos condutos e canaletas, é
Canaletas são estruturas que tem a função de
determinado pela disposição dos condutores e
transportar e proteger os condutos elétricos.
pela corrente. Um outro fator importante é a
Possuem seção retangular, e geralmente é
capacidade de troca de calor dos condutos com o
localizada internamente nas edificações, próxima
meio. As dimensões internas dos eletrodutos e
ao teto.
respectivos acessórios de ligação devem permitir
instalar e retirar facilmente os condutores ou
Em eletrodutos e canaletas somente devem ser
cabos. Os eletrodutos rígidos são encontrados
utilizados condutores isolados, cabos unipolares
comercialmente em varas de três metros de
ou cabos multipolares, admitindo a utilização de
comprimento, com uma luva em uma das
condutor nu em conduto isolante exclusivo,
extremidades e roscas. Normalmente são de ferro
quando tal condutor destina-se a aterramento.
esmaltado de preto, aço-carbono, PVC rígido e
cimento amianto. As canaletas são geralmente
O dimensionamento, dos condutos e canaletas, é
formadas de alumínio ou lâminas de aço. Os
determinado pela disposição dos condutores e
eletrodutos e canaletas devem resistir aos
pela corrente. Um outro fator importante é a
esforços mecânicos de dobradura, achatamento e
capacidade de troca de calor dos condutos com o
extensão,
apresentarem
meio. As dimensões internas dos eletrodutos e
suportabilidade a corrosão. Existem condutos que,
respectivos acessórios de ligação devem permitir
além de sua função principal, são utilizados para
instalar e retirar facilmente os condutores ou
aterramento, sendo que estes sofrem mais danos
cabos. Para isso é necessário que a taxa máxima
devido à corrosão eletrolítica. Avaliando todos os
de ocupação em relação à área da seção não seja
tipos de intempéries que estão submetidos os
superior a 53% no caso de um condutor, 51% no
condutos e canaletas, e considerando que estes
caso de dois condutores ou 40% no caso de três
estão devidamente dimensionados para sua
ou mais cabos.
assim
como
aplicação, estima-se uma vida econômica útil de
25 anos.
Os
condutos
e
canaletas
poderão
conter
condutores de um ou mais circuitos, quando as
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 163 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
três condições apresentadas forem atendidas.
São elas:
•
•
Os
carbono com revestimento protetor, com
circuitos
pertencem
à
mesma
rosca ANSI/ASME B1.20.1 (03/1995): Fixa
instalação, isto é, se originam de um
condições
mesmo dispositivo geral de manobra e
fabricação e fornecimento de eletrodutos
proteção,
de
rígidos de aço-carbono, fabricados de tubo
equipamentos que transformem a corrente
com ou sem costura, com revestimento
elétrica;
protetor, e utilizados para proteção de
As seções normais dos condutores fase
circuitos de condutores elétricos;
sem
a
interposição
•
estejam contidas de um intervalo de três
•
NBR5598 - Eletroduto rígido de aço-
exigíveis
para
encomenda,
NBR5624 – Eletroduto rígido de aço-
valores normalizados sucessivos;
carbono, com costura, com revestimento
Os condutores isolados tenham a mesma
protetor e rosca NBR8133 (12/1993): Fixa
temperatura
condições
máxima
para
serviço
exigíveis
para
encomenda,
fabricação e fornecimento de eletrodutos
contínuo.
rígidos com rosca NBR8133;
As
principais
normas
técnicas
•
brasileiras
relacionadas são:
•
(12/1980): Fixa as características mínimas
NBR13057 – Eletroduto rígido de aço-
exigíveis
carbono,
eletrodutos de PVC rígido, de seção
com
costura,
zincado
para
o
recebimento
de
circular;
eletroliticamente e com rosca NBR8133
•
(12/1993): Fixa condições exigíveis para
•
NBR6150 – Eletroduto de PVC rígido
NBR6600 – Curvas de aço com costura e
encomenda, fabricação e fornecimento de
luva de aço-carbono com costura ou ferro
eletrodutos rígidos de aço-carbono, com
fundido maleável de seção circular para
rosca NBR8133, fabricados de tubo com
eletrodutos
costura, com revestimento protetor externo
condições
que tem a finalidade de proteger os
fabricação e fornecimento de curvas de
condutores elétricos;
aço-carbono com costuras e luvas de aço-
NBR5598
–Eletroduto
rígido
de
NBR5624
exigíveis
(10/1985):
para
Fixa
encomenda,
carbono com costura ou ferro fundido
aço-
maleável.
carbono com revestimento protetor, com
rosca NBR6414 (12/1993): Fixa condições
exigíveis para encomenda, fabricação e
II. CARACTERÍSTICAS
fornecimento de eletrodutos rígidos de
aço-carbono, com revestimento protetor,
II.1. MATERIAIS DOS CONDUTOS E CANALETAS
fabricado de tubo com ou sem costura e
Os
utilizados para proteção de circuitos de
comercialmente em varas de três metros de
condutores elétricos;
comprimento, com uma luva em uma das
eletrodutos
rígidos
são
encontrados
extremidades e roscas. Normalmente são e ferros
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 164 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
esmaltado de preto, aço-carbono, PVC rígido e
II.1.5. Alumínio
cimento amianto. As canaletas são geralmente
Por ser um material leve, ele é bastante utilizado
formadas de alumínio ou lâminas de aço. É
para
importante ressaltar que estes materiais não
instalações de baixa tensão.
confeccionar
canaletas
aéreas
em
devam propagar o fogo no caso de incêndio.
II.2. TIPOS DE CONDUTOS
II.1.1. Ferro Esmaltado de Preto
Há diversas configurações possíveis de eletrodutos
São utilizados quando há necessidade de suportar
e canaletas. Algumas são mostradas na figura
eventuais esforços mecânicos. Este tipo de ferro
abaixo [1].
esmaltado é preparado para resistir a ação da
corrosão. Geralmente são utilizados no interior de
edificações para instalações de baixa tensão .
II.1.2. Aço-carbono
Estes também suportam a ação de esforços
mecânicos sendo que o aço é uma estrutura mais
rígida, e se protegido devidamente contra a
corrosão eletrolítica satisfaz as necessidades sem
maiores problemas. São utilizados em edificações
de baixa tensão.
II.1.3. PVC
Dentre das principais vantagens do PVC está a
suportabilidade à corrosão e o baixo preço. Estes
são usados em instalações de baixa tensão,
sendo que geralmente estão embutidos dentro da
alvenaria.
II.1.4. Cimento Amianto
Em instalações de alta tensão, onde, por algum
motivo opta-se por instalações subterrâneas
utilizam-se
concreto
valas
de
vedadas
cimento
construídas
amianto.
A
por
principal
vantagem do cimento amianto é o fato dele ser um
isolante térmico protegendo o cabeamento do
fogo.
figura 1 – algumas configurações de condutos e
canaletas.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 165 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
As normas especificadas definem as dimensões
Eletroduto de aterramento – condutor ou
dos eletrodutos, assim como a espessura da
conjunto de condutores em contato intimo
parede e a massa teórica.
com o solo, e que garante uma ligação
elétrica com ele;
•
Para a confecção de diferentes tipos de condutos
Eletrodos de aterramento eletricamente
deve-se verificar se a superfície interna apresenta
distintos (independentes) – eletrodutos de
arestas
ocorra
aterramento suficientemente distantes uns
danificação da capa protetora dos condutos
dos outros para que a corrente máxima
elétricos.
suscetível de ser escoada por um deles
cortantes,
para
que
não
não modifique sensivelmente o potencial
II.3. ESFORÇOS SUBMETIDOS
De
acordo
com
as
dos outros.
normas
vigentes,
os
eletrodutos devem apresentar suportabilidade a
Deve-se relatar que o eletroduto de aterramento
requisições mecânicas e a corrosão.
deve ser constituído de um material condutor,
como o alumínio.
Dentre os requisitos mecânicos que o eletroduto
deve suportar estão:
II.5. CONDUTOS SUBTERRÂNEOS
•
Dobramento;
Em
•
Achatamento;
principalmente subestações, utiliza-se condutos
•
Expansão.
ou canaletas subterrâneos [3].
instalações
elétricas
de
alta
potência,
As superfícies interna e externa do eletroduto
Os cabos unipolares devem ser protegidos por
devem
e
condutos de aço zincado ou cimento amianto com
uniformemente em todo a sua extensão. Quando
envelope de concreto. É obrigatório o uso de
for utilizado o revestimento de zinco, ele deve ser
muflas terminais, tanto na derivação externa,
aplicado por imersão à quente ou zincagem em
quanto internamente. A profundidade deve ser
linha com cromatização. Se for especificada
superior a 50 cm.
estar
protegidas
completa
pintura externa ou interna, ambas devem ser da
mesma qualidade.
A configuração mais utilizada é da canaleta
vedada, construída com cimento amianto, sendo
II.4. CONDUTOS DE ATERRAMENTO
que o fundo é constituído de brita para absorver a
Para maior segurança da instalação, os condutos
umidade. Nesta configuração os condutores de
e canaletas devem ser devidamente aterrados.
alta tensão não terão contato direto com o solo de
Mas existem eletrodutos que podem ser utilizados
brita, devido às estruturas de ferro.
como aterramento funcional e aterramento de
proteção, são eles [2]:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 166 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
produzir elementos mais resistentes a ações da
PREVENTIVA
natureza,
Toda a instalação deve ser periodicamente
econômica por volta de 25 anos para os condutos
verificada
e canaletas.
por
pessoas
credenciadas
ou
pode-se
estimar
uma
vida
útil
qualificadas, por intervalos de tempo que variam
REFERÊNCIAS
de acordo com a importância da instalação.
[1]
Em condutos e canaletas de grandes instalações
H.
Creder.
Instalações
Elétricas.
Livros
Técnicos e Científicos Editora S.A., 1999.
deve-se periodicamente fazer a medição de
resistência dos eletrodos de aterramento e
[2] A. Cotrim. Manual de Instalações Elétricas.
verificar visualmente as condições em relação à
McGraw-Hill, 1985.
corrosão.
[3]
J.
R.
Vázquez.
Instalaciones
Electricas
Deve-se observar em especial medidas de
Generales – Enciclopedia CEAC de electricidad.
proteção contra contato com as partes vivas e o
CEAC, 1974.
estado dos condutores, sua isolação e suas
ligações.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
A manutenção corretiva consiste na troca de uma
peça ou de todo o conjunto da estrutura, quando
esta não atende mais as devidas condições
operativas.
As manutenções podem comprometer seriamente
o abastecimento de energia. Devido a este fator
deve se dar maior ênfase às manutenções
preventivas e preditivas.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Em geral, os fabricantes não dão especificação da
vida útil dos condutos e canaletas, no qual se
subentende que estes são função do ambiente
que estão submetidos.
Se
todas
as
intempéries
existentes
forem
observadas no dimensionamento dos condutos, e
com a atual tecnologia que tem a capacidade de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 167 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Conduto Forçado
RESUMO
dos aços fazem dos mesmos os materiais mais
O Conduto forçado, sendo um equipamento do
adequados para a faixa de pressões encontradas
circuito de geração da usina hidrelétrica, deve ser
nas aplicações de turbinas.
cuidadosamente projetado e operado para garantir
sua vida útil esperada e não comprometer a
Visto
que
os
operação e a vida útil da usina como um todo. A
relativamente simples e, uma vez que tenham sido
vida útil econômica proposta por este trabalho é
bem
de 30 anos e, desde que se siga o programa de
responsabilidade por sua integridade recai sobre a
manutenção e monitoração proposto no início da
manutenção cuidadosa. Alguns itens sujeitos à
operação da Usina, será facilmente obtida. Como
manutenção podem ser sempre reparados e não
o conduto está inserido na estrutura civil da Usina,
põem em risco o equipamento. Outros itens, quer
quer apoiado sobre blocos de concreto ou
pela dificuldade de inspeção e manutenção, quer
embutido na rocha com revestimento de concreto,
pela
é importante que também estas estruturas sejam
impossibilidade de parada da usina para efetuar o
monitoradas. A boa conservação do conduto nos
reparo, podem comprometer o equipamento
proporcionará grande economia na execução de
levando a sua ruína, colocando em risco a usina e
uma futura reabilitação da Usina.
as populações vizinhas.
I. INTRODUÇÃO
Para condutos sujeitos a precários cuidados de
O Conduto Forçado é a tubulação pressurizada
manutenção, sujeitos a condições de operação
localizada entre a caixa espiral da turbina e a
mais agressivas no tocante à corrosão e
primeira estrutura aberta a montante da turbina. A
condições geológicas, a vida útil pode ser
estrutura aberta citada acima pode ser uma
bastante comprometida.
projetados
natureza
condutos
e
da
são
componentes
construídos,
ocorrência,
toda
quer
a
pela
chaminé de equilíbrio, rio, canal, túnel aberto ou
um reservatório. Os Condutos Forçados devem
II. CARACTERÍSTICAS
ser tão eficientes quanto o praticável para
Os condutos forçados de Usinas Hidrelétricas
conservar a altura disponível e estruturalmente
estão normalmente classificados em um dos
seguros para previnir acidentes que poderiam
seguintes tipos:
resultar em perdas de vidas e danos materiais.
II.1. CONDUTO EXPOSTO
Os Condutos Forçados podem ser fabricados de
O conduto exposto é aquele situado acima do
muitos materiais, mas a resistência e flexibilidade
terreno, dotado de apoios deslizantes, que
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 168 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
transmitem a carga devido ao peso do conduto ao
II.3. CONDUTOS MISTOS
terreno e juntas de dilatação que permitem o
É comum, no Brasil, o projeto de condutos ter a
movimento axial do conduto. Normalmente, o
parte inicial como conduto embutido e a parte final
conduto é dotado de blocos de ancoragem, onde
como conduto concretado.
estão concretadas as curvas. Dependendo da
extensão dos trechos retos, pode ser necessária a
II.4. CONDUTOS EMBUTIDOS NA ROCHA
colocação
ancoragem
Os condutos embutidos na rocha, tais como os
intermediários. Dependendo da pressão externa,
envolvidos em concreto, são compostos apenas
devido ao vácuo interno ao qual o conduto está
de virolas. Normalmente, são usados onde a
submetido, pode ser necessária a soldagem de
condução da água desde a tomada até a casa de
anéis de reforço. Estes condutos devem receber
força é feita por meio de túneis escavados em
pintura interna e externa. Outros acessórios
rochas. A parte inicial destes túneis é revestida
normalmente utilizados neste tipo de conduto são
em concreto, e a parte final próxima à casa de
as bocas de visita, os sistemas de drenagem e as
força
válvulas de aeração.
Dependendo da pressão externa, devido ao vácuo
de
blocos
de
é
revestida
por
virolas
metálicas.
interno ou à pressão de injeção de grouting, ao
O conduto exposto pode estar dentro de uma
qual o conduto está submetido, pode ser
galeria.
necessária a soldagem de anéis de reforço. È
normal, porém, a execução de cortinas de
drenagem, onde se executam furos com a
II.2. CONDUTOS CONCRETADOS
são
finalidade de conduzir a água pressurizada
compostos apenas de virolas. Normalmente, são
presente na rocha para a galeria de drenagem.
usados em usinas em que a distância entre a casa
Neste caso, a máxima pressão externa será a
de força e a tomada d’agua é pequena e forma
coluna d´água desde o conduto até a galeria de
uma única estrutura.
drenagem. Estes condutos devem receber pintura
Os
condutos
envolvidos
em
concreto
interna. Outros acessórios normalmente utilizados
Dependendo da pressão externa, devido ao vácuo
neste tipo de conduto são os sistemas de
interno ou à pressão de injeção de grouting, ao
drenagem.
qual o conduto está submetido, pode ser
necessária a soldagem de anéis de reforço. Estes
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
condutos devem receber pintura interna. Outros
Um programa de manutenção bem definido, bem
acessórios normalmente utilizados neste tipo de
documentado é um meio de monitorar a condição
conduto são os sistemas de drenagem e as
de um conduto metálico.
válvulas de aeração.
Os itens que o programa de manutenção
abrangente deve monitorar incluem os elementos,
mas não estão limitados a eles:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 169 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Movimento dos apoios;
a definir a extensão e gravidade do
•
Vibração excessiva;
vazamento;
•
Vazamento;
•
Envelhecimento do conduto;
ferrugem, que podem indicar vazamentos
•
Condição da chapa do conduto (interna e
localizados causados por corrosão tipo
externa);
“pitting”;
•
•
Inspeção
para
detectar
bolhas
de
•
Soldas;
•
Parafusos e rebites;
que podem revelar fissuras na chapa do
•
Juntas de expansão e acoplamentos
conduto;
•
deslizantes;
Inspeção para detectar indicações lineares
Inspeção para detectar amassamento na
•
Válvulas de aeração;
chapa do conduto nos cantos de saída das
•
Válvulas ou outros sistemas de controle da
selas de concreto. O amassamento pode
água;
indicar sobretensões nestas áreas;
•
•
Bocas de visitas e bocais;
•
Blocos de ancoragem e suportes;
•
Revestimento (interno e externo);
•
Instrumentação (se relevante).
Inspeção para detectar se o concreto nos
cantos de saída das selas de concreto não
está quebrado;
•
Inspeção do terreno acima do conduto
enterrado para assegurar que não existem
árvores ou arbustos, pois suas raízes
III.1. TÉCNICAS DE INSPEÇÃO
Vários tipos de técnicas de inspeção são
podem afetar o tubo ou o aterro. Também
disponíveis para examinar vários aspectos do
o crescimento de grama e arbustos podem
conduto no campo. Algumas das técnicas de
indicar vazamento no conduto.
inspeção mais comuns são relacionadas abaixo:
(2) Dispositivos Ultrassônicos para determinar a
(1) Inspeção Visual: Pode ser executada na
espessura das chapas, medida por dentro ou
superfície do conduto exposto e no terreno
por
acima dos condutos enterrados, quando há
destrutivos,
acesso adequado. A inspeção visual é
partículas magnéticas e Raios X, podem ser
particularmente efetiva para detecção de
usados para detectar problemas potenciais na
defeitos
subsuperficiais
superfície do aço nas juntas soldadas. O
potenciais, que podem ser inspecionados
ensaio de raio X é recomendado para avaliar
subseqüentemente por outros métodos. A
corrosão por pitting no interior do conduto ou
inspeção visual deve incluir os fatores, mas
fissuras nas chapas ou nas juntas soldadas. A
não está limitada a eles:
corrosão entre tubo e sela de concreto pode
•
superficiais
Inspeção
ao
redor
e
de
pontos
de
vazamentos na chapa do conduto, visando
fora
dos
condutos.
como
líquido
Métodos
não
penetrante,
ser detectada pelo ensaio de raio X, sendo o
filme colocado entre o conduto e o concreto e
a fonte do outro lado do conduto. O conduto
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 170 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
deve estar vazio, senão o tempo de exposição
•
se torna excessivo.
Método de fabricação do conduto, ou seja,
rebitado, soldado ou ligado através de
acoplamentos mecânicos, entre outros;
(3) Uma
tecnologia
nova
de
inspeção
de
•
condutos é o uso de equipamentos de vídeo
por
controle
remoto
ou
robôs.
Histórico de acidentes no conduto, se
existente.
Estes
dispositivos podem executar as inspeções
Uma vez que estes e outros aspectos pertinentes
com segurança e rapidez em condutos
tenham sido considerados, a freqüência de
íngremes e escorregadios. As condições da
inspeção pode ser estabelecida. Quando prático,
pintura interna, ferrugem e erosão são
deve-se
monitoradas por um circuito de televisão
caminhada para fazer a inspeção visual pelo
externo ligado à unidade de inspeção. Estes
pessoal de manutenção. Se isto não é prático
dispositivos podem medir espessura das
devido ao comprimento excessivo do conduto,
chapas e verificar as condições da pintura em
terreno
todos os 360° da superfície interna do
inspeção pode ser executada apenas uma vez por
conduto.
ano. A superfície interna do conduto deve ser
considerar
acidentado,
a
execução
entre
outros,
de
uma
então,
a
inspecionada a cada 2 ou 3 anos. As leituras de
(4) A espessura da chapa do conduto pode ser
precisamente medida usando-se métodos
espessura do conduto devem ser tomadas a cada
5 a 7 anos.
destrutivos, retirando-se amostras do conduto.
Entretanto, o reparo do conduto deve ser
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
testado e analisado. Por isso, o uso deste
método é raramente usado só para medir
IV.1. JUNTAS DE EXPANSÂO
espessura.
Sob operação normal, as juntas de expansão
requerem muito pouca manutenção.
III.2. FREQUÊNCIA DA INSPEÇÃO
A freqüência da inspeção deve ser avaliada para
Os vazamentos nas gaxetas das juntas podem
cada Usina e levar em conta os seguintes fatores:
ocorrer pelo afrouxamento do aperto do prensa
•
Acessibilidade para inspeção;
gaxeta ou pelo ressecamento do material das
•
Conseqüência de um acidente no conduto;
gaxetas
•
Freqüência do enchimento e esvaziamento
expostas ao sol. Se isto ocorre, os parafusos
do conduto;
devem ser reapertados, usando-se o torque
•
Condições climatológicas e ambientais;
recomendado pelo fabricante. Se o aperto
•
PH da água através do conduto;
adicional não estancar o vazamento, pode ser
•
Quantidade de sedimentos na água;
•
Idade do conduto;
localizado
próximo
às
superfícies
necessário trocar o engaxetamento. O seguinte
processo pode ser seguido:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 171 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Após esvaziar o conduto, soltar e remover
•
todos os parafusos;
garantir aeração adequada no recinto das
Usando dispositivos mecânicos, parafusos
válvulas;
saca juntas presos ao prensa gaxetas,
•
puxar o prensa gaxetas para fora da
•
Reparos ou substituições das partes
Após a exposição da câmara de gaxetas
defeituosas
retirar as gaxetas usando ferramentas
parafusos e gaxetas;
apropriadas. Jatos de água de alta pressão
•
Inspeção das partes internas das válvulas
(eixos, hastes, alavancas, entre outras);
•
câmara de gaxetas;
•
Inspeção dos tubos de ventilação para
•
ou
emperradas,
incluindo
Limpar as válvulas de aeração após
são efetivos para retirar as gaxetas;
manutenção para assegurar vedação e
Instalar as novas gaxetas conforme o
operação adequadas;
procedimento indicado pelo fabricante;
•
Avaliação do revestimento;
Após a instalação das gaxetas empurrar o
•
Checar a operação de isolamento da
anel
prensa
gaxetas
e
reapertar
os
válvula e verificar que as válvulas são
parafusos.
deixadas
abertas
após
terminada
a
manutenção;
A norma japonesa TSGP recomenda a inspeção
•
das juntas no mínimo uma vez por ano e a
substituição das gaxetas a cada 5 ou 10 anos,
dependendo das condições de operação.
Proteção das válvulas ao congelamento
(se aplicável);
•
Programar as manutenções durante as
paradas normais.
IV.2. VÁLVULAS DE AERAÇÃO
A norma TSGP recomenda que, além das
As válvulas de aeração são requeridas nos
inspeções normais, sempre se faça a inspeção
condutos para assegurar operação e proteção do
das válvulas antes das drenagens do conduto e,
conduto durante enchimento, esvaziamento e
até mesmo, que não se execute a drenagem
operação normal e, portanto, devem receber
antes da inspeção e reparos na válvula, se
manutenções freqüentes e cuidadosas.
necessário.
Cada válvula de aeração e seus acessórios
IV.3. VIBRAÇÃO
devem passar pela manutenção adequada pelo
Quando a amplitude de vibração de um conduto
menos uma vez por ano. O processo de
se torna excessiva, fadiga e falha repentina da
manutenção deve ser estabelecido e incluir no
chapa do conduto, é uma possibilidade desde que
mínimo:
um número excessivo de oscilações possa ocorrer
•
Inspeção da caixa de válvulas ou boca de
num espaço de tempo relativamente curto. A fim
visita, quanto há limpeza e facilidade de
de evitar esta condição perigosa, a amplitude das
acesso;
pulsações de pressão, que são geradas no
circuito hidráulico, na freqüência de ressonância
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 172 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
do conduto, deve ser reduzida significativamente
O uso de anéis circunferenciais é efetivo porque
ou as pulsações de pressão eliminadas.
eles atuam para suprimir o modo de vibração tipo
circunferencial e, significativamente, impedem a
Alternativamente, a freqüência natural na qual o
propagação destas deformações radiais de um
conduto vibra pode ser alterada para evitar
vão para o próximo. Uma análise dinâmica
ressonância. A solução, ou combinação de
tridimensional pode ser usada para determinar o
soluções adotadas normalmente serão uma
número e a localização dos anéis mais efetivos ao
questão de economia e praticidade.
longo do vão.
As pulsações de pressão de baixa freqüência
A amplitude de vibração excessiva do conduto
estão associadas com vorticidades e vórtices no
pode resultar em fadiga e uma falha repentina e
tubo de sucção e podem ter sua freqüência
não deve ser permitido continuar sem a adoção de
modificada ou sua amplitude reduzida por vários
medidas corretivas. Um detector de vibração pode
meios.
ser usado para medir a freqüência de vibração. As
deformações associadas com a vibração do
As pulsações de alta freqüência estão associadas
conduto podem ser monitoradas usando strain
às pás do rotor e podem ter sua freqüência
gages para determinar as tensões dinâmicas
alterada pela substituição por um rotor com menos
incrementais. Em adição, os picos máximos de
pás. Também tem tido sucesso a redução desta
deformação radial devem ser localizados e
freqüência através do aumento da folga entre as
medidos para propósitos de avaliação.
pás do distribuidor e do rotor pela retirada de
material da aresta de saída da palheta do
È recomendado que a vibração seja considerada
distribuidor e da aresta de entrada da pá do rotor.
excessiva
É reconhecido que isto pode resultar em alguma
excessivas quando a tensão dinâmica incremental
perda de performance na operação da turbina e
exceda 20% da tensão de projeto ou quando a
deve ser considerado cuidadosamente.
amplitude da deformação radial medida exceda
e
medidas
também
consideradas
D/1000 , onde D é o diâmetro interno do conduto.
Quando a fonte de pulsação de pressões,
causando vibração ressonante no conduto não é
IV.4. MOVIMENTO DOS APOIOS
econômica ou praticável para eliminação ou
Abaixo relacionamos as principais causas do
modificação, então deve-se considerar a mudança
movimento dos apoios e as soluções sugeridas:
da freqüência natural de vibração do conduto. Isto
pode ser conseguido seja pela introdução de
apoios intermediários ou pela instalação de anéis
(1) Apoios subdimensionados ou danificados:
•
Se
todas
as
cargas
não
foram
intervalos
consideradas durante o projeto inicial, é
espaçados ao longo do vão do conduto entre
possível que os apoios se movam. Se
apoios.
existe movimento num apoio, deve-se
enrijecedores
circunferenciais,
em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 173 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
prontamente fazer uma verificação do
(5) Devido à acentuada inclinação, algumas
projeto para verificar se realmente o apoio
encostas podem se mover, causando o
está subdimensionado;
movimento
Uma série de fatores pode também
aumento no carregamento do apoio. Sempre
danificar o apoio, tal como impacto de
que
pedras
recorrer
que
se
soltem
da
encosta,
dos
ocorrerem
a
apoios
tais
e
conseqüente
problemas,
engenheiros
deve-se
geoténicos
deslizamento de terra e pedras, causando
especializados que estudarão e adotarão a
seu movimento;
solução adequada ao problema. As encostas
As medidas corretivas para resolver o
devem ser inspecionadas freqüentemente e,
problema de apoios subdimensionados ou
principalmente, nos períodos chuvosos.
danificados podem ir desde a soldagem de
um reforço estrutural localizado, passando
IV.5. AUMENTO DA ACIDEZ DA AGUA
pela adição de chumbadores, concretagem
Geralmente, a corrosão do aço devido à acidez da
adicional da base e, em casos extremos,
água se desenvolve muito rapidamente com o
ser necessária a substituição do apoio.
valor do PH abaixo de 4,5 e especialmente abaixo
de 4,0.
(2) Coeficiente de resistência ao deslizamento
encontrado no campo menor que o assumido
A
corrosão
devido
à
acidez
da
água
é
na execução do projeto:
grandemente influenciada pela velocidade do
•
Neste caso, as medidas corretivas seriam
escoamento e entrada de solo e areia e, quando
a reavaliação da fundação do apoio e
estas grandezas forem excessivas, a corrosão
estudar seu reforço ou substituição.
pode-se desenvolver mesmo para PHs superiores
a 4,0.
(3) A deterioração na fundação dos apoios
causada por erosão ou infiltração de água
O valor do PH se altera dependendo da vazão do
deve ser corrigida, atacando-se as causas e
rio .Quando a vazão é maior na estação chuvosa,
efetuando-se o reparo indicado.
o valor do PH torna-se relativamente maior com a
água ácida se diluindo e, assim, o valor mínimo do
(4) Uma inspeção inadequada durante o projeto
PH deve-se como um critério por todo o ano.
pode não ter detectado a presença de rocha
de má qualidade, e isto pode ser a causa do
Algumas medidas para impedir a corrosão são
movimento
disponíveis. Um método é a pintura com material
do
apoio.
Neste
caso,
é
necessário estudar os reparos na rocha pela
resistente a ácido.
injeção de grout pressurizado ou outros
métodos recomendáveis pelos geotécnicos.
De acordo com pesquisas desenvolvidas no
Japão, conforme norma TSGP, pintura com
borracha clorada e pintura com resina alquídica
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 174 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
mostraram
excelentes
propriedades.
Resinas
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
epoxi betuminosas têm sido largamente usadas
Posto que o principal fator no estabelecimento da
nos últimos anos.
vida de um conduto forçado é a corrosão da
chapa, os requisitos de projeto devem ser
A maneira mais eficaz de se evitar a corrosão
criteriosamente estabelecidos para que a vida útil
seria
considerada seja efetivamente obtida.
o
uso
de
aço
inoxidável
ou
mais
economicamente chapa clad.
Tomados os cuidados na especificação dos
A corrosão no conduto pela acidez da água se
critérios de projeto, a responsabilidade pela
desenvolve muito rapidamente quando o conduto
obtenção da vida útil recai sobre o trabalho de
está desgastado pela areia arrastada pela água.
manutenção preditiva e corretiva.
Nestes casos, é necessário diminuir a corrosão do
conduto, revestindo o conduto com revestimento
O programa de manutenção deve ser abrangente,
tipo enamel, que possui uma resistência maior à
sem ser exaustivo e desnecessário, bem definido
abrasão ou pela adição de retalhos feitos de aço
e
resistente à corrosão na parte inferior do conduto
acompanhamento e o monitoramento baseados
ou partes mais sujeitas à abrasão. Pode-se
em metas pré-estabelecidas.
documentado,
de
forma
a
permitir
o
também investir na diminuição da entrada de areia
no conduto.
Fatores inesperados e, portanto, não previstos
nos períodos de projeto e construção do conduto,
IV.6. REGISTROS DAS MANUTENÇÕES
podem surgir, tais como o aumento da acidez da
Os registros das manutenções corretivas devem
água ou vibração devido a alguma excitação não
incluir os seguintes:
prevista, podem ter seus efeitos minimizados ou
•
Data da inspeção e/ou manutenção;
atenuados se as ações necessárias forem
•
Localização e descrição de cada item
tomadas com critério e na hora certa para
reparado, incluindo pontos de medida;
Condições ambientais, considerando a elevação
•
Lista de itens reparados;
da água.
•
Lista de partes reparadas ou substituídas;
•
Check list dos itens observados;
Apesar da relativa simplicidade construtiva do
•
Condições ambientais, considerando a
conduto e do mesmo não possuir peças girantes,
elevação da água;
cabe ressaltar que problemas no conduto podem
•
Recomendações
para
reparos
ou
Usina, chegando ao ponto de ser necessária a
melhorias;
•
Nome
da
afetar a operação ou até mesmo indisponibilizar a
pessoa
que
realizou
a
substituição completa do equipamento.
inspeção/manutenção.
A adoção de uma vida útil econômica de 30 anos
pode parecer um dado conservativo; no entanto,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 175 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
dado o caráter da dependência da vida útil com
fatores externos e com cuidados de manutenção,
este dado é extremamente coerente.
REFERÊNCIAS
[1] Technical Standards for Gates and Penstocks.
Hydraulic Gate and Penstock.
[2] ASCE American Society of Civil Engineers
Nomograph Nº 79.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 176 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Condutor (Sistema de Distribuição)
RESUMO
uma camada de material isolante. Nos sistemas
Os condutores elétricos são utilizados para
de distribuição a curva de carga varia bastante ao
realizarem o transporte da energia elétrica através
longo do dia e também da semana, com isso os
dos agentes de campo elétricos e magnéticos,
condutores elétricos deverão ser dimensionados
para os quais os condutores constituem como
para suportar estas variações, sem acarretar em
guias. Sua escolha e dimensionamento corretos
danos nas propriedades do condutor. Em função
são decisivos na limitação das perdas de energia.
das características apresentadas pode-se afirmar
Poderão ocorrer ainda problemas de natureza
que a vida útil dos condutores de distribuição está
mecânica, em casos de solicitações excessivas.
intimamente relacionado com as condições de
As perdas por efeito Joule são controladas pela
operação do sistema elétrico, caso seja obedecido
escolha dos condutores com áreas de seções
as recomendações dos fabricantes pode-se dizer
transversais adequadas às correntes que deverão
que a vida útil destes condutores é de 20 anos.
conduzir, em função da escolha de materiais com
resistividade
compatíveis.
As
correntes
são
I. INTRODUÇÃO
proporcionais às potências a serem transportados
Desde
que
Thomas
Edison
começou
a
e inversamente proporcionais aos níveis de
comercialização da energia elétrica há mais de
tensão adotados. Os condutores, como os demais
100 anos atrás mudanças notáveis aconteceram.
materiais utilizados no sistema elétrico, estão
Uma das áreas que sofreram grandes inovações
sujeitos a falhas. Estas são decorrentes dos tipos
tecnológicas é a dos tipos de cabos disponíveis
e intensidades das solicitações a que são
para distribuir energia elétrica.
submetidos e também de sua capacidade de
resistir às mesmas. Os condutores das linhas
Anteriormente à utilização do alumínio, o cobre foi
aéreas
manterem
o material utilizado para transmitir eletricidade,
suspensos são submetidos a forças axiais e
durante o desenvolvimento da indústria elétrica na
vibrações,
condições
década de 1880. As dimensões dos cabos de
ambientais, como por exemplo, variações de
cobre eram dimensionadas principalmente em
temperatura, incidência de ventos. Os condutores
função das considerações mecânicas, por causa
utilizados
de
distribuição
que
linhas
com
as
são
da
obtidos
pelo
condutividade e a resistência mecânica, surgindo,
encordoamento de fios metálicos de alumínio ou
então, a necessidade de revisão dos critérios de
cobre, podendo também possuir uma camada
utilização de cabos aéreos. A dimensão dos
interna de aço. Estes cabos poderão ter também
condutores utilizados eram geralmente maiores
por
de
se
distribuição
constituídos
em
variam
para
cabos,
desproporcional
relação
entre
a
alta
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 177 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
que o necessário do ponto de vista da eficiência
ser cobertos por uma camada de material isolante
da
ou então ser desprovido de isolamento.
condutividade
elétrica,
resultando
em
comprimentos dos vãos pequenos e aumento no
custo global das linhas.
Atualmente existe no mercado a rede compacta,
onde o objetivo é minimizar ou até mesmo acabar
Os critérios de seleção do tipo de cabo para uso
com interrupções de energia elétrica em razão do
em de distribuição se tornaram uma ciência. A
contato eventual ou queda de galhos de árvores
seleção do tipo e do tamanho de cabo ótimos para
sobre a rede de distribuição, também é uma
uma determinada linha requer uma compreensão
alternativa às redes isoladas que possuem altos
completa das características físicas de todos os
custos de implantação e manutenção; contribui
cabos disponíveis.
significativamente
com
a
preservação
da
arborização e aumenta a confiabilidade do
Essa compreensão tem que englobar não apenas
sistema elétrico, reduzindo drasticamente os
os conhecimentos físicos, elétricos, mecânicos e
índices DEC e FEC (duração e freqüência das
térmicos do cabo, mas também as relações entre
interrupções acidentais, respectivamente).
essas variáveis, para encontrar a melhor relação
custo/benefício na seleção do cabo a se utilizar
Os cabos são especificados pelo seu diâmetro
exemplificadas abaixo.
nominal, a área de seção transversal nominal e
•
•
Estabilidade da linha x corrente que
número de fios componentes, pelos metais ou
transporta;
ligas com que são confeccionados.
Operação
econômica
x
carregamento
Na escolha dos condutores das linhas de
térmico;
•
•
Carregamento
mecânico
x
altas
distribuição deve-se levar em consideração as
temperaturas;
propriedades
elétricas,
físicas,
Vida útil x fadiga do material.
químicas e térmicas descritas a seguir.
mecânicas,
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
As propriedades elétricas estão relacionadas com
Os condutores empregados em linhas aéreas de
a resistividade ou condutibilidade, fator que
distribuição são constituídos por cabos. Estes são
determina as perdas por efeito Joule quando um
obtidos pelo encordoamento de fios metálicos,
condutor é percorrido por uma corrente elétrica.
onde sobre um fio de seção transversal circular
Esta condutividade é afetada pelo grau de pureza
são enrolados em forma espiral outros fios
e pela temperatura, sendo que quanto mais puro o
envolvendo-o, formando camadas. O sentido de
material menor será a sua resistividade, e quanto
enrolamento de cada uma das camadas é sempre
maior a temperatura a resistividade também irá
oposto ao da camada anterior, e a camada
aumentar.
externa é torcida para a direita. Os cabos podem
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 178 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As propriedades físicas estão relacionadas com o
Resistência mecânica, é praticamente a metade
seu peso específico e suas propriedades térmicas
do condutor de cobre, este problema pode ser
(dilatação térmica e dilatação térmica linear ou
resolvido utilizando condutores com liga de
alongamento térmico).
alumínio ou através de associação com o aço,
resultando nos condutores de alumínio com alma
As propriedades mecânicas estão associadas
de aço.
com: a resistência mecânica (capacidade de
resistir aos chamados esforços simples, isto é,
Resistência de corrosão, tanto os fios de alumínio,
tração e compressão), elasticidade, dutibilidade,
como os de ligas, ao serem resfriados no final do
dureza, tenacidade e maleabilidade.
processo de trefilação sofrem um processo de
oxidação que recobre os fios com um filme
As propriedades químicas estão relacionadas com
bastante duro e estável, protegendo o fio contra
sua estabilidade em serviço no meio em que será
futuras agressões externas.
utilizado. Esta estabilidade poderá ser afetada
pela corrosão, que é a deterioração e a perda de
A seguir são descritos os tipos de condutores de
um material devido a um ataque químico,
alumínio existentes no mercado.
podendo-se dar por corrosão por dissolução ou
oxidação eletroquímica.
Os cabos de alumínio são confeccionados com
fios de alumínio de pureza de 99,45% e tempera
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
dura. Sua condutividade é de 61% IACS (Padrão
O cobre, apesar de sua elevada condutividade
Internacional de Cobre Recozido = 100). Estes
elétrica, não é mais utilizado em linhas aéreas de
cabos
distribuição principalmente por razões de ordem
distribuição de energia.
são
mais
utilizados
em
redes
de
econômica.
Os cabos de alumínio com alma de aço, são
Hoje o alumínio é inteiramente dominante na
cabos idealizados para suprir a falta de resistência
fabricação de condutores para linhas aéreas de
mecânica à tração dos cabos de alumínio. Em
distribuição, tanto em sua forma pura, como em
torno de uma “alma” constituída por um ou mais
ligas com outros elementos ou associados com
fios de aço galvanizado, são enrolados uma ou
condutores de aço. A seguir são apresentadas as
mais camadas de fios de alumínio. Nos cálculos
características do condutor elétrico de alumínio:
elétricos considera-se que os fios de aço não
participam na condução de corrente elétrica,
Condutividade, é cerca de 64% do condutor de
ficando a sua função restrita aos esforços
cobre,
mecânicos.
porém,
devido
ao
seu
baixo
peso
específico, a condutividade do alumínio é maior
que o dobro do cobre por unidade de peso.
Cabos com ligas de alumínio: Visando aumentar a
resistência mecânica à tração e a estabilidade
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 179 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
química do alumínio recorre-se à adição de
III.2. Isolação
diversos elementos de liga como ferro, cobre,
A isolação dos condutores de distribuição pode
silício, manganês, magnésio, etc. Estes cabos
ser realizado com os seguintes materiais: cloreto
possuem uma condutividade na faixa de 57 a 59,5
de polivinila (PVC), borracha etileno-propileno
IACS.
(EPR), polietileno termoplástico (PE), polietileno
reticulado (XLPE). A seguir são apresentadas as
características do PE e do XLPE.
III.1. Capacidade Térmica dos Cabos - Ampacidade
As correntes elétricas ao percorrerem os cabos
provocam perdas de energia, como conseqüência
Na estrutura molecular do polietileno termoplástico
do efeito Joule. Essa energia se manifesta através
a molécula possui na sua cadeia cerca de 1000 a
de geração de calor, provocando aquecimento.
4000 átomos de carbono. Com a reticulação podese obter elos intermediários entre essas moléculas
Este problema deverá ser resolvido sob dois
formando o XLPE. Através desses elos, diminui-se
aspectos: o econômico e o técnico. Do ponto de
o
vista econômico deve-se adotar o condutor para
conseqüentemente a deformação do material em
transportar
função do aumento da temperatura.
uma
determinada
densidade
de
deslizamento
das
moléculas
reduzindo
corrente que resulte, não nas menores perdas e
sim num valor considerado o mais econômico.
Do ponto de vista técnico deve-se considerar o
efeito da temperatura elevada no comportamento
mecânico
dos
condutores
(degradação
da
Cadeia do PE
Cadeia do XLPE
resistência mecânica, aumento da taxa de
alongamentos).
O polietileno termoplástico (PE) plastifica-se por
volta de 120º C, o polietileno reticulado (XLPE)
A capacidade de condução de corrente é
não sofre alteração devido à reticulação de suas
denominado como ampacidade e é fixada como a
cadeias moleculares.
corrente permissível no condutor, para que nas
condições ambientais pré-fixadas não ultrapasse o
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
valor
A vida útil dos condutores de distribuição de
de
permanente.
temperatura
a
regime
energia elétrica são afetados, principalmente pelo
parâmetros
nível de carregamento, pois uma sobrecarga
ambientais de referência como temperatura do ar,
acima dos valores recomendados pelo fabricante
insolação e velocidade do vento.
poderá ocasionar alterações nas propriedades do
estabelecer
sua
para
é
necessário
Para
fixado
determinação
alguns
condutor.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 180 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Como nos sistemas de distribuição a carga não
[5] Catálogos de fabricantes
possui um comportamento constante ao longo do
dia,
possuindo
picos
de
consumo,
estes
[6] Fuchs, R. D., Transmissão de Energia Elétrica,
condutores deverão ser muito bem dimensionado
Livros Técnicos e Científicos Editora, Rio de
para não prejudicar na vida útil do condutor.
Janeiro, 1979.
Um dos ensaios que pode ser realizado para
verificar a vida útil dos condutores é o ensaio de
tração, para medir a tensão de ruptura dos cabos.
Nesses ensaios são observados os valores de
alongamento e tensão de ruptura. A vida útil do
condutor de distribuição será em função da perda
de resistência mecânica, pois é um fator de
envelhecimento do mesmo.
Pode-se afirmar que a vida útil dos condutores de
distribuição é da ordem de 20 anos, sendo que
este valor poderá ser alterado segundo as
condições de operação que ele estiver submetido
durante sua vida útil.
REFERÊNCIAS
[1] NBR 6251, Construção de cabos de potência
com isolação sólida extrudada para tensões de 1
a 35 kV – Padronização.
[2] NBR 7286, Cabos de potência com isolação
sólida extrudada de borracha etileno-propileno
para tensões de 1 a 35 kV – Especificação.
[3] NBR 7287, Cabos de potência com isolação
sólida extrudada de polietileno reticulado para
tensões de 1 a 35 kV – Especificação.
[4] NBR 7288, Cabos de potência com isolação
sólida extrudada de cloreto de polivinila para
tensões de 1 a 20 kV – Especificação.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 181 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Condutor (Sistema de Transmissão)
RESUMO
resistir às mesmas. Os condutores das linhas
Os condutores elétricos são utilizados para
aéreas
realizarem o transporte da energia elétrica através
suspensos são submetidos a forças axiais e
dos agentes de campo elétricos e magnéticos,
vibrações,
para os quais os condutores constituem como
ambientais, como por exemplo, variações de
guias. Sua escolha e dimensionamento corretos
temperatura, incidência de ventos. Os condutores
são decisivos na limitação das perdas de energia
utilizados
(por efeito Joule ou por corona), como também
constituídos
para controlar os níveis de rádio-interferência e
encordoamento de fios metálicos de alumínio ou
ruídos
ainda
cobre, podendo também possuir uma camada
problemas de natureza mecânica, em casos de
interna de aço. Em função das características
solicitações excessivas. As perdas por efeito Joule
apresentadas pode-se afirmar que a vida útil dos
são controladas pela escolha dos condutores com
condutores de transmissão é de 30 anos.
acústicos.
Poderão
ocorrer
de
transmissão
que
em
variam
linhas
por
para
com
de
se
as
manterem
condições
transmissão
são
obtidos
pelo
cabos,
áreas de seções transversais adequadas às
correntes que deverão conduzir, em função da
I. INTRODUÇÃO
escolha
resistividade
A primeira linha de transmissão de que se tem
compatíveis. As correntes são proporcionais às
registro no Brasil foi construída por volta de 1883,
potências a serem transportados e inversamente
na cidade de Diamantina, para transportar a
proporcionais aos níveis de tensão adotados. As
energia produzida em uma usina hidroelétrica,
manifestações do efeito corona, que dependem do
constituídas por duas rodas d’água e dois
gradiente
do
dínamos Gramme, a uma distância de 2 km, para
condutor, aumentam com o nível de tensão e
acionar bombas hidráulicas em uma mina de
diminuem com o aumento nos diâmetros dos
diamantes.
de
de
materiais
potencial
com
nas
imediações
condutores. Este fator faz com que os projetistas
das linhas de transmissão escolha os condutores
A
obedecendo ao critério de viabilidade econômica
começaram a transportar blocos de energia cada
de minimização das manifestações do efeito
vez maiores, com altos níveis de tensão e
corona. Os condutores, como os demais materiais
distâncias longas. Para realizar este transporte de
utilizados no sistema elétrico, estão sujeitos a
energia elétrica foi desenvolvido ao longo do
falhas. Estas são decorrentes dos tipos e
tempo os condutores elétricos de transmissão
intensidades
para as diferentes necessidades.
das
solicitações
a
que
são
partir
disso
as
linhas
de
transmissão
submetidos e também de sua capacidade de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 182 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Esta transmissão de energia elétrica poderá ser
Na escolha dos condutores das linhas de
realizada utilizando se tecnologia da corrente
transmissão deve-se levar em consideração as
alternada ou então a transmissão em corrente
propriedades
contínua. A tecnologia a ser adotada vai depender
químicas e térmicas.
elétricas,
físicas,
mecânicas,
da quantidade de potência a ser transportada,
sendo que a tecnologia de transmissão de energia
As propriedades elétricas estão relacionadas com
em corrente contínua será viável para tensões
a resistividade ou condutibilidade, fator que
extra elevadas, longas distâncias ou para realizar
determina as perdas por efeito Joule quando um
a interligação de sistemas de corrente alternada
condutor é percorrido por uma corrente elétrica.
com freqüências diferentes.
Esta condutividade é afetada pelo grau de pureza
e pela temperatura, sendo que quanto mais puro o
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
material menor será a sua resistividade, e quanto
Os condutores empregados em linhas aéreas de
maior a temperatura a resistividade também irá
transmissão são constituídos por cabos. Estes são
aumentar.
obtidos pelo encordoamento de fios metálicos,
onde sobre um fio de seção transversal circular
As propriedades físicas estão relacionadas com o
são enrolados em forma espiral outros fios
seu peso específico e suas propriedades térmicas
envolvendo-o, formando camadas. O sentido de
(dilatação térmica e dilatação térmica linear ou
enrolamento de cada uma das camadas é sempre
alongamento térmico).
oposto ao da camada anterior, e a camada
externa é torcida para a direita. Os fios podem ser
As propriedades mecânicas estão associadas
de mesmo diâmetro, caso mais comum, ou podem
com: a resistência mecânica (capacidade de
possuir
camadas
resistir aos chamados esforços simples, isto é,
diferentes. Podem ser de matais diferentes, desde
tração e compressão), elasticidade, dutibilidade,
que compatíveis eletroliticamente entre si.
dureza, tenacidade e maleabilidade.
Os cabos são especificados pelo seu diâmetro
As propriedades químicas estão relacionadas com
nominal, a área de seção transversal nominal e
sua estabilidade em serviço no meio em que será
número de fios componentes, pelos metais ou
utilizado. Esta estabilidade poderá ser afetada
ligas com que são confeccionados.
pela corrosão, que é a deterioração e a perda de
diâmetros
diferentes
em
um material devido a um ataque químico,
A unidade de área adotada para definir a seção
podendo-se dar por corrosão por dissolução ou
transversal dos condutores é o Circular Mil (CM),
oxidação eletroquímica.
que corresponde à área de um círculo cujo
diâmetro é de um milésimo de polegada, ou seja,
-3
0,506707.10
2
[mm ], pode-se utilizar também a
2
unidade de mm .
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
O cobre, apesar de sua elevada condutividade
elétrica, vem sendo cada vez menos utilizado em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 183 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
linhas aéreas de transmissão, principalmente por
cabos
são
mais
utilizados
razões de ordem econômica.
distribuição de energia.
em
redes
de
Hoje o alumínio é inteiramente dominante na
fabricação de condutores para linhas aéreas de
Os cabos de alumínio com alma de aço, são
transmissão, tanto em sua forma pura, como em
cabos idealizados para suprir a falta de resistência
ligas com outros elementos ou associados com
mecânica a tração dos cabos de alumínio. Em
condutores de aço. A seguir são apresentadas as
torno de uma “alma” constituída por um ou mais
características
fios de aço galvanizado, são enrolados uma ou
dos
condutores
elétricos
de
transmissão fabricados com alumínio:
mais camadas de fios de alumínio. Nos cálculos
elétricos considera-se que os fios de aço não
Condutividade, é cerca de 64% do condutor de
participam na condução de corrente elétrica,
cobre,
ficando a sua função restrita aos esforços
porém,
devido
ao
seu
baixo
peso
específico, a condutividade do alumínio é maior
mecânicos.
que o dobro do cobre por unidade de peso.
Cabos com ligas de alumínio: Visando aumentar a
Resistência mecânica, é praticamente a metade
resistência mecânica à tração e a estabilidade
do condutor de cobre, este problema pode ser
química do alumínio recorre-se à adição de
resolvido utilizando condutores com liga de
diversos elementos de liga como ferro, cobre,
alumínio ou através de associação com o aço,
silício, manganês, magnésio, etc. Estes cabos
resultando nos condutores de alumínio com alma
possuem uma condutividade na faixa de 57 a 59,5
de aço.
IACS.
Resistência de corrosão, tanto os fios de alumínio,
II.1.
como os de ligas, ao serem resfriados no final do
AMPACIDADE
processo de trefilação sofrem um processo de
As correntes elétricas ao percorrerem os cabos
oxidação que recobre os fios com um filme
provocam perdas de energia, como conseqüência
bastante duro e estável, protegendo o fio contra
do efeito Joule. Essa energia se manifesta através
futuras agressões externas.
de geração de calor, provocando aquecimento.
A seguir são descritos os tipos de condutores de
Este problema deverá ser resolvido sob dois
alumínio existentes no mercado.
aspectos: o econômico e o técnico. Do ponto de
CAPACIDADE
TÉRMICA
DOS
CABOS
-
vista econômico deve-se adotar o condutor para
Os cabos de alumínio são confeccionados com
transportar
uma
determinada
densidade
de
fios de alumínio de pureza de 99,45% e tempera
corrente que resulte, não nas menores perdas e
dura. Sua condutividade é de 61% IACS (Padrão
sim num valor considerado o mais econômico.
Internacional de Cobre Recozido = 100). Estes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 184 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Do ponto de vista técnico deve-se considerar o
longitudinal nos fios mais para o interior. Esse
efeito da temperatura elevada no comportamento
fluxo sendo alternativo poderá induzir correntes
mecânico
da
parasitas que provocam perdas por efeito Joule e
resistência mecânica, aumento da taxa de
no caso dos condutores com alma de aço, perdas
alongamentos).
adicionais por histerese. Os condutores com
dos
condutores
(degradação
várias camadas são espiralados em sentidos
A capacidade de condução de corrente é
contrários
visando
minimizar
as
perdas
denominado como ampacidade e é fixada como a
provocadas pelos fluxos longitudinais, pois haverá
corrente permissível no condutor, para que nas
fluxos em sentidos opostos.
condições ambientais pré-fixadas não ultrapasse o
valor
de
temperatura
fixado
para
regime
II.4. EFEITO CORONA
é
As descargas de corona que se formam nas
parâmetros
superfícies dos condutores de uma linha de
ambientais de referência como temperatura do ar,
transmissão são causadas quando a intensidade
insolação e velocidade do vento.
de campo elétrico do condutor exceder a rigidez
permanente.
necessário
Para
a
estabelecer
sua
determinação
alguns
dielétrica do ar. Daí, deriva a definição que consta
II.2. EFEITO PELICULAR
das
normas
ASA
(American
Standards
Quando um condutor é percorrido por uma
Association): “Corona é uma descarga luminosa
corrente contínua de intensidade constante, esta
devido à ionização do ar que envolve um condutor
se distribui por toda área de sua seção
em torno do qual existe um gradiente de potencial
transversal, de forma que a densidade de corrente
que excede um certo valor crítico”.
no condutor seja uniforme. O mesmo não
acontece com a corrente alternada, que provoca
Este fenômeno do efeito corona causa perdas no
uma rarefação da corrente nas partes mais
sistema
internas do condutor, deslocando-a para a sua
determinadas condições meteorológicas adversas,
periferia, o que é agravado com o aumento da
ou seja, sob chuvas intensas. O efeito corona
freqüência. Isso faz com que a distribuição de
provoca também radio-interferência e ruídos
corrente não seja uniforme, com densidade de
audíveis.
elétrico
que
são
agravados
sob
corrente menor no centro e maior na periferia.
Este
fenômeno
causa
um
aumento
na
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
resistividade do condutor e é conhecido como
O aumento progressivo das tensões das linhas de
efeito pelicular.
transmissão
decorrência
de
energia
natural
da
elétrica
necessidade
foi
de
uma
se
II.3. EFEITO DO ESPIRALAMENTO
transportar
As correntes que percorrem os fios enrolados em
condições técnicas satisfatórias, potências cada
espiral para a formação do cabo o fazem como se
vez maiores a distâncias igualmente crescentes,
percorressem um solenóide, produzindo um fluxo
principalmente no Brasil, onde a geração é
economicamente
e
também
sob
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 185 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
predominantemente hidráulica, localizados longe
dos pontos de carga.
Caso o transporte desta energia seja realizado
fora dos padrões recomendados pelos fabricantes
de condutores, irá ocorrer uma redução na vida
útil do mesmo, causado principalmente quando a
linha operar em sobrecarga. Esta operação irá
resultar num aumento da corrente e como
conseqüência,
alterações
nas
características
mecânicas do condutor da linha de transmissão, e
também um aumento no valor das perdas de
energia.
Pode-se afirmar que a vida útil dos condutores de
transmissão é da ordem de 30 anos, sendo que
este valor poderá ser alterado segundo as
condições de operação que ele estiver submetido
durante sua vida útil.
REFERÊNCIAS
[1]
Electric
Power
Research
Institute,
Transmission Line Reference Book 345 kV and
Above, 1975
[2] Catálogos de fabricantes.
[3] Fuchs, R. D., Transmissão de Energia Elétrica,
Livros Técnicos e Científicos Editora, Rio de
Janeiro, 1979.
[4] NBR 5422, Projetos de Linhas Aéreas de
Transmissão de Energia Elétrica
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 186 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Controlador Programável
RESUMO
sobressalentes em estoque. É recomendável
O primeiro CLP foi instalado em 1969, e se
também que se tenha cópia do programa de
mostrou de fácil instalação e programação,
controle. O CLP, como os computadores do tipo
ocupava menos espaço que os painéis de relés, e
PC, vem acompanhado com um software de
tinha uma alta confiabilidade. Atualmente é
diagnóstico básico no seu sistema. Todos estes
chamado somente de controlador programável.
sistemas têm trabalhado com muita eficiência sem
Hoje em dia, estes equipamentos atingiram todos
relatos significativos de mal-funcionamentos dos
os setores industriais, inclusive o setor elétrico de
mesmos. Levando isso em consideração e devido
potência. Um controlador programável típico pode
as suas características de projeto pode-se estimar
ser dividido em: fonte de alimentação, unidade de
uma vida útil econômica de 10 anos para
processamento
controladores programáveis.
entradas
e
central
saídas
(CPU),
(I/O)
e
módulos
de
dispositivo
de
programação. As vantagens de aplicação do CLP
I. INTRODUÇÃO
estão relacionadas com sua arquitetura modular e
Em 1968, a General Motors especificou os
flexível. O CLP durante a sua operação executa
critérios de projeto de um dispositivo de estado
três procedimentos: ler os sinais de entrada,
sólido que pudesse substituir os sistemas de
executar o programa de controle e atualizar as
controle baseados em relés, e que tivesse como
saídas. Estes procedimentos são seqüenciais e
principais características: a manutenção fácil e
são chamados de ciclo de varredura. Um CLP
flexibilidade de programação. Este dispositivo foi
quando instalado corretamente pode ter muitos
chamado de controlador lógico programável
anos sem apresentar defeitos, uma vez que suas
(CLP).
características construtivas permitem que ele seja
instalado em quase todos os tipos de ambientes
O primeiro CLP foi instalado em 1969, e se
industriais. Um dos primeiros cuidados é a
mostrou de fácil instalação e programação,
escolha do painel onde o CLP será instalado,
ocupava menos espaço que os painéis de relés, e
estes painéis devem seguir as normas da NEMA.
tinha uma alta confiabilidade. Atualmente é
Para
interferência
chamado somente de controlador programável,
eletromagnética, deve-se aterrar adequadamente
uma vez que não executa apenas lógicas, porém
o equipamento, bem como tomar os devidos
ainda é utilizada a sigla CLP no mercado [1].
reduzir
os
efeitos
de
cuidados com o cabeamento. A maioria das falhas
geralmente acontece nas placas de entradas e
Sua principal aplicação foi no setor industrial para
saídas,
controle de máquinas, linhas de produção, etc.
portanto
é
necessário
ter
placas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 187 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Devido as suas características o CLP teve um
•
Fonte de alimentação: fornece energia em
grande desenvolvimento impulsionando uma área
corrente contínua para os outros módulos
da engenharia denominada de Automação.
alojados no rack;
•
Unidade de processamento central (CPU):
Hoje em dia, estes equipamentos atingiram todos
é o cérebro do CLP, constituído de um
os setores industriais, inclusive o setor elétrico de
típico microprocessador para processar o
potência, isto pode ser comprovado com os
programa e controlar a comunicação entre
sistemas
os diversos módulos;
de
subestações,
automação
usinas,
na
aplicados
em
distribuição,
mais
•
Módulos de entradas e saídas (I/O): é a
recentemente. Enfim, em todos os níveis do
interface pela qual os dispositivos de
sistema elétrico há sistemas automatizados, e seu
campo são conectados ao CLP, tem como
uso deve ser ainda maior daqui pra frente com o
principal propósito condicionar estes sinais
desenvolvimento da área de comercialização de
para leitura pela CPU, ou para acionar
energia, pois estes necessitarão de muitos dados
algum dispositivo externo;
do sistema elétrico com uma freqüência só
•
alcançada pelos sistemas automatizados.
Dispositivo de programação: geralmente é
um computador ou notebook que serve
para desenvolver o programa que será
A
principal
norma
de
padronização
dos
armazenado na memória do CLP, neste
controladores programáveis é a IEC 1131, que
programa estão os intertravamentos do
consiste de cinco partes: informações gerais,
sistema, as seqüências de operações, etc.
equipamentos e critérios de testes, linguagens de
[2]
programação, instruções aos usuários e serviços
de comunicações [3].
As vantagens de aplicação do CLP estão
relacionadas com sua arquitetura modular e
II. CARACTERÍSTICAS
flexível, permitindo que elementos de hardware e
Um controlador programável típico pode ser
software sejam expandidos de acordo com a
dividido em:
necessidade da aplicação, como mostrado na
Tabela 1.
Fonte de
alimentação
Módulo
Sensores
spositivos
de entrada
Memória
Módulo de
saídas
II.1. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
CPU
Cargas
Dispositivos
de saída
O CLP durante a sua operação executa três
procedimentos,
este
processo
seqüencial
é
chamado de ciclo de varredura:
•
Ler os sinais de entrada dos dispositivos
de campo através dos módulos de entrada;
•
Dispositivo de
programação
Executar
o
programa
de
controle
armazenado na sua memória;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 188 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Tabela 1 – Principais características do CLP e
seus benefícios
Ler entradas
Características
Componentes de
estado sólido
Benefícios
Alta confiabilidade
Memória
programável
Simplicidade para mudanças
Controle flexível
Executar
programa de
controle
Tamanho reduzido Requere pouco espaço físico
Microprocessador
Capacidade de comunicação
Alto desempenho
Produtos de alta qualidade
Multifuncionalidade
Atualizar saídas
O tempo gasto para executar o ciclo de varredura
depende de dois fatores:
Temporizadores e
Contadores via
software
Menos hardware
Facilidade de ajustes
Relés de controle
via software
Redução de custo de
hardware e cabeamento
Redução de espaço físico
requerido
Arquitetura
modular
Flexibilidade e facilidade de
instalação
Expansibilidade
Redução de custos de
hardware
•
A quantidade de memória ocupada pelo
programa de controle;
•
O
tipo
de
instruções
utilizadas
no
programa [2].
O tempo gasto para executar um ciclo de
varredura pode variar de décimos de milisegundo
até 50 milisegundos.
II.2. COMPONENTES DE HARDWARE
Variedade de
interfaces de I/O
Controle de diversos
dispositivos
Estações remotas
de I/O
Elimina cabeamentos muito
longos
Indicadores de
diagnóstico
Redução do tempo de
manutenção
Sinalização apropriada de
operação
Os principais componentes de hardware aplicados
aos CLPs são os módulos de entradas e saídas.
Os módulos de entradas desempenham quatro
tarefas no sistema de controle do CLP:
•
Percebe quando um sinal é recebido de
um sensor em uma máquina;
Interface modular
de I/O
Facilidade de manutenção
Facilidade de conexão
Variáveis do
sistema
armazenadas em
memória
Acessibilidade aos dados da
planta
Possibilidade de gerar
relatórios
•
Converte o sinal de entrada ao nível de
tensão correto para o CLP;
•
Atualizar os sinais de saída para os
dispositivos
de
campo
através
•
Isola o CLP de flutuações de tensão e
corrente no sinal de entrada;
•
Manda um sinal ao microprocessador
indicando qual sensor originou o sinal.
dos
módulos de saída [2].
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 189 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os módulos de saídas desempenham três tarefas
II.2.3. Módulos Especiais
no sistema de controle do CLP:
Existem diversos módulos para as mais diversas
•
Recebe
um
sinal
de
comando
do
aplicações no mercado, os principais são:
•
microprocessador;
Módulo PID: este módulo incorpora um
•
Comanda uma de suas chaves eletrônicas;
controlador proporcional integral derivativo
•
Isola o CLP de flutuações de tensão e
baseado em um algoritmo programado em
corrente no sinal do dispositivo de saída.
sua memória, que será processado por
seu próprio processador;
•
II.2.1. Módulos de Entradas e Saídas Discretas
Módulo de comunicação: permite ao CLP
São os módulos mais comumente encontrados,
se comunicar com outros dispositivos
este tipo de interface conecta dispositivos de
computacionais por diversos meios, como
entrada de natureza liga/desliga, tais quais:
por exemplo as redes de computadores;
•
chaves seletoras, pushbuttons e chaves fim de
curso.
Módulo de linguagem: permite ao usuário
escrever programas em linguagens de alto
nível, utiliza de microprocessador próprio
Assim como as entradas, as saídas de controle
para converter o programa armazenado
são limitadas a dispositivos do tipo: lâmpadas,
em comandos simples para o CLP;
•
motores pequenos, solenóides e partidas de
motores
que
necessitam
apenas
de
Módulo de contagem de alta velocidade: é
usado
chaveamentos liga/desliga [1] [2] [3].
quando
há
necessidade
de
velocidade de contagem que superam as
capacidades do programa do CLP.
II.2.2. Módulos de Entradas e Saídas Analógicas
Os módulos de entradas analógicos contêm os
III.
dispositivos necessários para aceitar sinais de
PREVENTIVA
tensão ou corrente analógicos de dispositivos
analógicos, como por exemplo sensores de
temperatura. Estes sinais são convertidos para
sinais
digitas
através
de
conversores
Analógico/Digital.
MANUTENÇÃO
E
Um CLP quando instalado corretamente pode ter
muitos anos sem apresentar defeitos, uma vez
que suas características construtivas permitem
que ele seja instalado em quase todos os tipos de
ambientes industriais.
Os sinais de entrada podem ser tensões,
unipolares ou bipolares, ou correntes, 4 a 20 mA.
Um dos primeiros cuidados é a escolha do painel
onde o CLP será instalado, estes painéis são
metálicos
Os módulos de saídas analógicas recebem do
microprocessador
PREDITIVA
o
dado
digital
que
será
convertido para um sinal analógico através de um
conversor Digital/Analógico [1] [2] [3].
para
minimizar
os
efeitos
de
interferência eletromagnética, e muitas vezes
possuem ventiladores para refrigerar seu interior.
Estes painéis devem seguir as normas da NEMA
(National Electrical Manufacturers Association).
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 190 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Para
reduzir
os
efeitos
de
interferência
•
eletromagnética, além de se alojar o CLP num
painel adequado, deve-se aterrar adequadamente
Checagem das conexões dos módulos de
entradas e saídas ao rack do CLP;
•
Todos os dispositivos de entrada e saída
o equipamento, bem como tomar os devidos
de campo devem ser checados para
cuidados com o cabeamento. E ainda, se
garantir o seu perfeito funcionamento;
necessário
colocar
filtros
nos
dispositivos
•
geradores de ruídos elétricos.
Checagem da bateria de memória do CLP
[2].
Quanto ao aterramento, tanto o CLP quanto o
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
painel necessitam se aterrados, porém devem ser
As manutenções corretivas de hardware se
aterrados
resumem à troca de placas defeituosas por outras
individualmente.
Os
cabos
de
aterramento devem ser separados dos cabos de
novas.
força na entrada do painel.
Os programas de controle são exaustivamente
A maioria das falhas geralmente acontece nas
testados antes de serem colocados em operação,
placas
é
portanto é bastante improvável uma operação
necessário ter placas sobressalentes em estoque.
incorreta dos mesmos. Se isto acontecer, com
É recomendável também que se tenha cópia do
certeza, houve uma má programação do CLP,
programa de controle, ou até mesmo, dependendo
necessitando
assim
do tipo de aplicação, a instalação de outro CLP
atualizações
também
em stand-by, num sistema com redundância.
houverem mudanças nas plantas controladas.
O CLP, como os computadores do tipo PC, vem
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
de
entradas
e
saídas,
portanto
acompanhado com um software de diagnóstico
básico no seu sistema. Essas rotinas verificam a
funcionalidade
básica
microprocessadores,
bateria
da
e
memória,
fonte
de
alimentação, essa checagem de erros é feita
de
atualizações.
podem
Estas
acontecer
se
Os sistemas de automação já se tornaram figura
presente em todos os setores industriais, bem
como no setor elétrico. Diversas aplicações de
CLPs
em
subestações
elétricas,
usinas
hidrelétricas, etc. podem ser citadas.
constantemente durante sua operação.
Todos estes sistemas têm trabalhado com muita
As atividades de manutenção preventiva aplicadas
eficiência sem relatos significativos de mal-
aos CLPs são:
funcionamentos dos mesmos. E ainda, têm
•
•
Limpeza ou troca dos filtros de ar presente
contribuído em muito com a disponibilização dos
no painel;
dados do sistema com uma taxa de atualização
Limpeza das partes externas do CLP, bem
muito boa, o que está possibilitando o avanço de
como da parte interna do painel, utilizando
outros setores ligados não só ao ambiente
produtos adequados;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 191 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
técnico, como é o caso da comercialização de
energia.
Estes sistemas vêm sendo atualizados com,
praticamente, a mesma velocidade dos sistemas
computacionais, tanto na área de hardware
quanto software, e devido as suas características
de
projeto
pode-se
estimar
uma
vida
útil
econômica de 10 anos para controladores
programáveis.
REFERÊNCIAS
[1] T.A. Hughes. Programmable Controllers – 2nd
edition. Instruments Society of America, 1997.
[2]
F.D.
Petruzella.
nd
Controllers – 2
Programmable
Logic
edition. Glencoe/McGraw-Hill,
1996.
[3] L.A. Bryan anda E.A. Bryan. Programmable
Controllers – Theory and Implementation – 2nd
edition. Industrial Text Company, 1997.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 192 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Conversor de Corrente
RESUMO
I. INTRODUÇÃO
O conversor de corrente é um equipamento
O conversor de corrente é um equipamento
eletrônico destinado a fazer o condicionamento do
eletrônico destinado a fazer o condicionamento do
sinal com o propósito de monitoração, regulação e
sinal com o propósito de monitoração, regulação,
controle da corrente. Um exemplo é um conversor
e controle da corrente. Um exemplo é um
de corrente que recebe 5A do secundário do TC e
conversor de corrente que recebe 5A do
entrega 4 a 20 mA em corrente contínua aos
secundário do TC e entrega 4 a 20 mA em
circuitos
corrente
eletrônicos
responsáveis
pela
monitoração do sinal. Pode-se ainda, encontrar tal
contínua
aos
circuitos
eletrônicos
responsáveis pela monitoração do sinal.
dispositivo com o nome de transdutor de corrente,
ou ainda, como transmissor de corrente. Este
Pode-se ainda, encontrar tal dispositivo com o
estudo destaca os conversores que se utilizam do
nome de transdutor de corrente, ou ainda,
efeito Hall para realização da tarefa de conversão
transmissor de corrente.
de corrente. Os dois tipos de conversores de
corrente utilizando efeito Hall apresentados são os
Este sinal elétrico em corrente contínua de 4 a
conversores em malha aberta e os conversores
20mA é o mais freqüentemente utilizado em
em
principais
instrumentação. Existem quatro razões principais,
características, princípio de funcionamento e
relacionadas com segurança e integridade do
aplicações são apresentadas ao longo do estudo.
sinal, que justificam a faixa de 4 a 20 mA. São
As características construtivas desse tipo de
elas:
equipamento fazem com que o acesso aos
•
malha
fechada.
Suas
Corrente X Tensão: O sinal em corrente é
componentes internos torne-se impossível. Logo,
utilizado para transmissões à distância. Se
não há como se efetuar a manutenção desses
o transmissor for uma fonte de tensão,
equipamentos. Considerando as características
existirão quedas de tensão ao longo do
elétricas,
vários
cabo utilizado na transmissão. No entanto,
dispositivos semicondutores. O tempo médio entre
se o transmissor for uma fonte de corrente,
falhas desses dispositivos é o principal fator
a corrente de entrada do receptor não
determinante
dependerá da impedância do cabo.
nota-se
da
a
presença
vida
útil
do
de
equipamento.
Levando se em conta as questões anteriormente
abordadas,
pode-se
estimar
uma
vida
•
4 mA X 0 mA: Sendo o valor mínimo de
útil
corrente diferente de zero, é possível
econômica de 10 anos para os conversores de
determinar e distinguir ausência de sinal
freqüência.
do valor mínimo de corrente.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 193 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Por que 4 mA? Cabos de instrumentação
conexão elétrica do circuito primário; e a
em ambientes industriais estão sujeitos a
conexão elétrica do circuito secundário.
ruído de radio freqüência. O nível de sinal
•
de 4 mA está acima dos níveis de ruído
II.2. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
normalmente induzidos, sendo, portanto
Os conversores de corrente se utilizam do efeito
desconsiderados neste caso.
Hall, causado pela força de Lorentz, que age nos
Por que 20 mA? O nível máximo de 20 mA
portadores de carga elétrica móveis no condutor,
limita a energia elétrica na instrumentação
quando elas são expostas a um campo magnético
utilizada em áreas classificadas, estando
que é perpendicular a direção da corrente.
abaixo do ponto de ignição de produtos
produtos
Uma fina lâmina de material semicondutor é
químicos. Este limite é definido para
atravessada longitudinalmente por uma corrente
garantir
de controle Ic (fig. 1). O fluxo magnético B gera
explosivos,
como
maior
gases
e
segurança
nos
uma força de Lorentz FL perpendicular a direção
instrumentos.
dos
portadores
de
carga
elétrica
móveis
compondo a corrente. Isto causa uma troca do
II. CARACTERÍSTICAS
número de cargas em ambas arestas da lâmina,
II.1. PARÂMETROS A SEREM CONSIDERADOS
logo criando uma diferença de potencial referido
Para se especificar um conversor de corrente,
como tensão Hall VH .
alguns parâmetros devem ser considerados. São
eles:
•
Parâmetros
elétricos:
deve
ser
especificado o tipo de corrente a ser
medida (DC, AC ou uma forma de onda de
corrente complexa); a faixa de corrente a
ser medida; o sinal de saída desejado; a
precisão
da
medida;
a
fonte
de
alimentação disponível; e a tensão de
isolação.
•
•
Figura 1: Representação dos parâmetros elétricos
Parâmetros de operação dinâmica: devese especificar a faixa de freqüência e a
Para o arranjo descrito anteriormente, com um
taxa de variação da corrente no tempo.
campo
Parâmetros
do
obtém-se:
especificar
as
ambiente:
deve-se
temperaturas
de
magnético
perpendicular
a
corrente,
VH = (K / d) × I c × B
armazenagem e operação.
•
Parâmetros
mecânicos:
deve-se
especificar as dimensões externas; a
Onde K é a constante Hall para o material usado,
e d é a espessura da lâmina de material
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 194 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
semicondutor. Tal arranjo é conhecido como
Note que, com exceção de IP, todos os termos da
gerador Hall.
equação são constantes. Assim:
VH = cons tan te( b) × IP
O gerador de efeito Hall mostra uma certa
dependência da sensibilidade Hall e a tensão de
O sinal VH é amplificado para alimentar a saída
offset VOT na temperatura, que pode, entretanto,
em tensão ou em corrente.
ser consideravelmente compensada pelo circuito
eletrônico do conversor de corrente.
II.3.2. Vantagens e Limitações
Os conversores em malha aberta são capazes de
II.3. CONVERSOR DE CORRENTE DE EFEITO HALL
EM MALHA ABERTA
medir corrente DC, AC e formas de onda
complexas de corrente com isolação galvânica.
Eles se destacam pelo baixo consumo de energia
II.3.1. Construção e Princípio de Funcionamento
Os conversores de corrente em malha aberta se
utilizam do efeito Hall. A indução magnética B,
contribuindo para o aumento da tensão Hall, é
gerada pela corrente primária IP a ser medida. A
e pelo tamanho e peso reduzidos. Não ocasionam
perdas
ao
circuito
particularmente
a
ser
resistentes
medido
a
e
são
sobrecorrentes.
Apresentam custo relativamente baixo e, em
geral, são adequados para aplicações industriais.
corrente de controle IC é fornecida por uma fonte
de corrente constante (fig. 2).
II.3.3. Outras Características
•
Faixa de corrente mensurável: é definida
pela
região
linear
da
curva
de
magnetização do circuito magnético (fig.
3). Geralmente, a faixa de medição varia,
de acordo com o tipo, de 1 a 3 vezes a
corrente nominal.
Figura 2: Conversão da corrente primaria em uma
saída em tensão
Na região linear do ciclo de histerese, B é
proporcional a IP:
B airgap = cons tan te( a) × I P
A tensão Hall é então expressa por:
VH = (K / d) × I C × cons tan te( a) × I P
Figura 3: Curva de magnetização
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 195 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Sinal de saída: a tensão é diretamente
Etc.
proporcional a corrente medida. O nível de
•
•
tensão disponível depende da tensão de
III. MANUTENÇÃO CORRETIVA
alimentação. Versões com saída em
Como em sistemas AC, as falhas em sistemas DC
corrente também se encontram disponíveis
são
no mercado.
equipamento e controladores, e por danos à
Precisão da medida: a precisão depende
isolação, causadas por fontes externas tais como
de vários fatores tais como parâmetros
descargas, poluição, etc. As falhas devem ser
elétricos
detectadas e o sistema deve estar protegido por
ou
parâmetros
ligados
às
causadas
por
mau
funcionamento
do
condições do ambiente.
chaveamento e ações de controle tais que a
Comportamento dinâmico: as limitações
disrupção
se devem principalmente a dois fatores: A
minimizada.
na
transmissão
de
energia
seja
largura de faixa do circuito eletrônico que
depende do tipo de amplificador usado nos
Fora este problema, as varias falhas que podem
circuitos de compensação interna; O
ocorrer também causam a redução da vida útil do
aquecimento
dispositivo
do
núcleo
é
devido
à
devido
à
sobretensões
e
correntes parasitas e perdas por histerese
sobrecorrentes. Nas estações conversoras, as
em altas freqüências.
chaves são os equipamentos mais críticos que
precisam ser protegidos contra danos causados
II.3.4. Aplicações típicas
pelo aumento da temperatura na junção dos
O conversor de corrente em malha aberta é usado
tiristores, que é causado pelas perdas excessivas
em numerosas aplicações industriais, onde eles
no dispositivo e sensibilidade a sobretensões.
propiciam monitoração, regulação e controle da
corrente.
Em resumo, existem basicamente três tipos de
falhas que podem ocorrer em conversores:
•
Entre as aplicações principais destacam-se:
•
•
•
•
•
Conversores
de
freqüência
e
drives
falhas devido ao mau funcionamento das
chaves e controladores;
trifásicos para controle de corrente das
•
falha na comutação dos inversores;
fases de saída;
•
curto-circuito na estação conversora.
Equipamento
elétrico
de
solda,
para
controle da corrente de solda;
III.1. CONVERSORES DE CORRENTE DE EFEITO
UPS e outros equipamentos operando com
HALL EM MALHA FECHADA
bateria para o controle de corrente de
Os conversores de malha fechada têm um circuito
carga e descarga;
de compensação integrado através do qual a
Veículos elétricos, no controle de baterias
performance dos conversores de corrente usando
e conversores;
efeito
Sistemas de gerenciamento de energia
melhorada.
Hall
pode
ser
consideravelmente
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 196 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.1.1. Construção e Principio de Funcionamento
Eles se destacam pela precisão; boa linearidade;
Considerando que os conversores de corrente em
larga faixa de freqüência; rápido tempo de
malha
(Vout)
resposta; não embutem perdas no circuito a ser
proporcional a tensão Hall (VH), os conversores
medido; a saída em corrente; é bastante útil para
de corrente em malha fechada fornecem uma
aplicações em ambientes ruidosos; resistem a
corrente secundária (IS) proporcional a VH que
sobrecargas sem danos; etc.
aberta
geram
uma
tensão
atua como um sinal de reação, com o propósito de
compensar a indução criada pela corrente
Estes conversores são especialmente úteis em
primária BP através de uma indução secundária
aplicações industriais que requerem alta precisão
oposta BS.
e uma larga faixa de freqüência. As principais
limitações
deste
dispositivo
envolvem
A corrente secundária IS, reduzida da relação de
principalmente o consumo dos alimentadores que
transformação, é muito menor que IP, já que a
devem executar a compensação de corrente.
bobina com NS espiras é usada para gerar o
Além disso, para faixas elevadas de corrente,
mesmo fluxo magnético. Desta forma:
esses conversores são mais caros e maiores que
NP × IP = NS × I S
A indução BS é logo equivalente a BP, e seus
respectivos fluxos magnéticos se compensam. O
os equivalentes em malha aberta.
III.1.3. Outras Características
•
Faixa mensurável de corrente: Como
sistema então opera com fluxo magnético zero
esses conversores operam com um fluxo
(fig. 4).
praticamente nulo (na prática, existe um
pequeno fluxo magnético de fuga), eles
tem uma excelente linearidade em uma
larga faixa de medição. Além disso, as
altas correntes transitórias, que devem
(por motivos térmicos) ser de curta
duração, podem de fato ser medidas. O
conversor opera, neste caso, como um
transformador de corrente. Considerações
tais como um bom acoplamento magnético
Figura 4: Principio de operação de um conversor em
primário/secundário, devem ser levadas
malha fechada
em conta no momento da concepção do
conversor, com o propósito de se obter
III.1.2. Vantagens e Limitações
Os conversores em malha aberta são capazes de
resultados satisfatórios.
•
Sinal de saída – resistência de carga: na
medir corrente DC, AC e formas de onda
saída, o conversor fornece uma corrente
complexas de corrente com isolação galvânica.
secundária que é a corrente de “reação”.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 197 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Esta corrente pode ser transformada em
III.1.4. Aplicações Típicas
tensão graças à resistência de carga
Os conversores de corrente em malha fechada
chamada de resistência de medição.
são utilizados em inúmeras aplicações industriais,
Precisão
precisão
onde eles propiciam a realização de medição,
serem
monitoração, e controle de correntes. Entre as
depende
da
de
medição:
vários
a
fatores
a
considerados, dependendo do tipo de
•
medição a ser efetuado.
•
aplicações típicas destacam-se:
Conversores
de
freqüência
e
drives
Comportamento dinâmico: As medições
trifásicos para controle de corrente nas
efetuadas por um conversor em malha
fases e no barramento DC, para proteção
fechada
em caso de curto-circuito;
apresentam
uma
excelente
resposta em freqüência. Esta largura de
•
eletrônica
com
o
elemento
Hall
•
servomotores
Equipamento
elétrico
de
solda,
para
controle da corrente de solda;
é
determinante. Em altas freqüências, o
para
freqüentemente usados em robótica;
faixa se deve a dois fenômenos. Para
corrente DC e para baixas freqüências, a
Conversores
•
UPS e outros equipamentos operando com
conversor opera como um transformador
bateria para o controle de corrente de
de corrente (fig. 5).
carga e descarga;
•
Veículos elétricos, no controle de baterias
e conversores;
•
Sistemas de gerenciamento de energia;
Etc.
IV. MANUTENÇÃO
Não faz sentido se falar em manutenção para
Figura 5: Com o aumento da freqüência, o
conversor em malha fechada opera como um
transformador de corrente
dispositivos desse tipo, pois são dispositivos
lacrados,
impedindo
qualquer
acesso
aos
componentes internos. Desta forma, em caso de
alterações no funcionamento recomenda-se a
Graças à otimização combinada da largura de
troca sumária do conversor.
faixa do circuito eletrônico e a largura de faixa de
freqüência do transformador de corrente é
possível cobrir estas duas regiões de freqüência,
propiciando uma boa precisão em toda a faixa de
freqüência do dispositivo.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
As características construtivas desse tipo de
equipamento fazem com que o acesso aos
componentes internos torne-se impossível. Logo,
não é possível se efetuar a manutenção desses
equipamentos. Considerando as características
elétricas,
nota-se
a
presença
de
vários
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 198 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
dispositivos semicondutores. O tempo médio entre
falhas desses dispositivos é o principal fator
determinante da vida útil do equipamento.
Desta forma, levando-se em consideração as
questões
anteriormente
abordadas,
pode-se
estimar uma vida útil econômica de 10 anos para
os conversores de freqüência.
REFERÊNCIAS
[1] Isolated Current and Voltage Transducers _
Characteristics – Applications – Calculations. LEM
Corporate Communications.
[2] Informações de fabricantes.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 199 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Conversor de Freqüência
RESUMO
sobretensões e sobrecorrentes. Considerando
Conversor é o termo genérico para se referir a um
todas as características de funcionamento de
simples estágio de conversão de potência,
conversores de freqüência, bem como suas falhas
podendo executar qualquer uma das seguintes
mais comuns, pode-se estimar uma vida útil
funções: conversão AC/DC, DC/AC, DC/DC,
econômica de 25 anos para este equipamento.
AC/AC. Se a conversão for AC/DC, utiliza-se o
termo retificador para se referir a este tipo de
I. INTRODUÇÃO
conversor. Sendo a conversão DC/AC, utiliza-se o
Um conversor é um módulo básico de sistemas
termo inversor para se referir a este tipo de
eletrônicos de potência. Ele utiliza dispositivos
conversor. O fluxo de potência é ser reversível.
semicondutores de potência controlados por sinais
Assim, pode-se referir ao conversor em termos
eletrônicos
dos seus modos de operação: inversor e
armazenadores de energia tais como indutores e
retificador. Os conversores são utilizados em
capacitores. Os conversores podem ser divididos
acionamentos de motores para controle de
em quatro categorias:
velocidade, transmissão de energia elétrica, etc.
•
AC/DC;
Evidentemente, os conversores de freqüência
•
DC/AC;
apresentam características próprias para cada
•
DC/DC;
aplicação. No caso de sistemas de transmissão de
•
AC/AC.
e
possivelmente
elementos
energia elétrica, a conversão de AC para DC ou
vice-versa é realizada em estações conversoras
Conversor é o termo genérico para se referir a um
HVDC usando pontes conversoras trifásicas.
simples estágio de conversão de potência,
Considerando os aspectos construtivos e as
podendo executar qualquer uma das funções
características de funcionamento dos conversores
listadas anteriormente. Se a conversão for AC/DC,
de freqüência, nota-se que os componentes mais
utiliza-se o termo retificador para se referir a este
sensíveis de um conversor, e, portanto, mais
tipo de conversor. Sendo a conversão DC/AC,
propensos à falhas são as chaves. Elas precisam
utiliza-se o termo inversor para se referir a este
ser protegidas contra danos causados pelo
tipo de conversor. O fluxo de potência pode ser
aumento da temperatura na junção dos tiristores,
reversível, assim pode-se referir ao conversor em
que é decorrente de perdas excessivas no
termos dos seus modos de operação: inversor e
dispositivo e sensibilidade a sobretensões. A
retificador.
redução da vida útil do dispositivo pode ser
ocasionada por diversos tipos de falhas devido a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 200 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
transmitida para os centros consumidores por
meio de linhas de transmissão em três fases.
Alguns fatores tornam a transmissão em DC mais
apropriada. São eles:
•
Economia na transmissão de energia: a
transmissão em AC tende ser mais
econômica para distâncias menores, e
mais dispendiosa para distâncias longas.
Assim para transmissões a longa distância,
Figura 1: Modos de operação do conversor
a transmissão DC é mais recomendada.
•
Performance técnica: a transmissão DC
Os conversores são utilizados em acionamentos
apresenta várias características positivas
de
nas quais a transmissão AC deixa a
motores
transmissão
para
controle
de
energia
de
velocidade,
elétrica,
etc.
desejar. Estas características se devem
Evidentemente, os conversores de freqüência
principalmente a rápida controlabilidade da
apresentam características próprias para cada
energia em linhas DC através do controle
aplicação.
de
conversores.
As
vantagens
são:
controle total sobre a energia transmitida;
A conversão de AC para DC ou vice-versa em
habilidade para melhorar a estabilidade
sistemas de transmissão de energia elétrica é feita
dinâmica e transitória em redes AC
em estações conversoras HVDC usando pontes
associadas; controle rápido para limitar
conversoras trifásicas. A configuração da ponte
correntes de falta em linhas DC. Além
(também
disso, a transmissão DC supera alguns
chamada
ponte
de
Graetz)
é
apresentada na figura abaixo:
problemas da transmissão AC como:
limites de estabilidade (a capacidade de
transferência de energia em linhas DC não
é afetada pela distância de transmissão),
controle de tensão, compensação de linha,
problemas
de
interconexão
AC,
impedância de terra.
Contudo, a transmissão DC também apresenta
algumas desvantagens que acabam por limitar
Figura 2: configuração da ponte conversora de 6 pulsos
sua faixa de aplicação. São elas: o custo dos
equipamentos de conversão, a geração de
As plantas elétricas geram energia na forma de
correntes
e
tensões
AC.
Esta
energia
é
harmônicos que exige a presença de filtros AC e
DC, e a complexidade do controle. Desta forma,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 201 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
pode-se concluir que a transmissão DC deve ser
∆Y, conforme mostrado na figura seguinte. Os
usada em transmissão de energia em longa
dois conversores de 6 pulsos são conectados em
distância,
série no lado DC e em paralelo do lado AC. A
assíncrona
cabos
de
subterrâneos,
sistemas
AC
interconexão
operando
em
diferentes freqüências.
conexão série de dois conversores de 6 pulsos no
lado DC é importante para atender a exigência de
alta tensão de um sistema HVDC.
II. CARACTERÍSTICAS
II.1. ESTAÇÃO CONVERSORA
A figura seguinte apresenta um sistema de
transmissão HVDC típico, interconectando dois
sistemas AC através de uma linha de transmissão
HVDC. O fluxo de potência pode ser revertido.
Figura 4: A unidade conversora
Na figura anterior, Vas1n1 avança Vas2n2 de 30o.
As formas de onda da tensão e da corrente
podem ser desenhadas assumindo a corrente Id
no lado DC do conversor como sendo uma
corrente DC pura devido à presença de um
grande indutor de alisamento Ld. Por simplicidade,
supõe-se que as indutâncias de comutação do
lado AC por fase possam ser desconsideradas,
Figura 3: Sistema de transmissão HVDC típico
resultando em pulsos de corrente retangulares.
Com estas considerações. Pode-se desenhar as
II.2. A UNIDADE CONV ERSORA
formas de onda de corrente, como mostrado na
Devido aos altos níveis de potência associado
figura 5. Cada conversor de seis pulsos opera
com
com o mesmo ângulo de atraso α. A forma de
aplicação
de
transmissão
HVDC,
é
importante reduzir os harmônicos de corrente
gerados no lado AC e o ripple de tensão
produzido no lado DC do conversor. Isso é
realizado por meio de um conversor de 12 pulsos,
que requer dois conversores de 6 pulsos
conectados através de um transformador YY e um
onda de corrente resultante por fase ia = ia1 + ia2
mostra claramente que esta configuração de 12
pulsos apresenta menos harmônicos. A análise de
Fourier mostra que a corrente de linha combinada
tem harmônicos da ordem:
H = 12K ± 1 (K é um inteiro)
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 202 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
tensão variam significantemente com o ângulo de
atraso α.
Na prática, Ls é substancial devido à indutância
de fuga dos transformadores. A presença de Ls
não altera a ordem dos harmônicos produzidos
em ambos os lados, permitindo que os dois
conversores de 6 pulsos operem sob condições
idênticas.
Entretanto,
as
magnitudes
dos
harmônicos dependem significantemente de Ls,
Figura 5: Formas de onda da corrente
do ângulo de atraso α, e da corrente Id. A tensão
DC média pode ser escrita como:
No lado DC, as formas de onda de tensão Vd1 e
Vd2 para os conversores de 6 pulsos são
Vd1 = Vd2 =
mostradas na figura seguinte:
Vd
2
=
3 ωL s
3 2
VLL cos α −
Id
π
π
onde VLL é a tensão rms de linha aplicada a cada
conversor de 6 pulsos e Ls é a indutância de fuga
por fase de cada transformador, referido ao seu
lado do conversor. É importante ressaltar que
α>90 corresponde ao modo de operação inversor
com transferência de potência do lado DC para o
lado AC do conversor. Já 0<α<90 corresponde ao
Figura 6: Formas de onda da tensão
modo de operação retificador com transferência
de potência do lado AC para o lado DC do
Estas duas formas de onda estão deslocadas de
30o. Desde que dois conversores de 6 pulsos são
conectado em série do lado DC, a tensão
resultante DC Vd = Vd1 + Vd2 tem 12 pulsos de
ripple por ciclo da freqüência fundamental. Isto
resulta em harmônicos de tensão da ordem h em
Vd, onde:
conversor.
II.3. NORMAS RELACIONADAS
1) Norma: Eletrônica de potência
Numero: NBR9331
Última atualização: 70/01/97
Resumo: Define termos relacionados com a
tecnologia de eletrônica de potência aplicados à
H = 12k (k é um inteiro)
e o décimo segundo harmônico é o harmônico de
conversão de corrente alternada em corrente
contínua, e vice-versa, em circuitos elétricos de
potência.
menor ordem. As magnitudes dos harmônicos de
2) Norma: Conversor a semicondutores
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 203 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Número: NBR9112
Última atualização: 07/01/97
falhas devido ao mau funcionamento das
chaves e controladores;
Resumo: Fixa características básicas dos
•
falha na comutação dos inversores;
principais
•
curto-circuito na estação conversora.
componentes
(transformadores,
dispositivos semicondutores, entre outros), com
vistas ao seu emprego em conversores de
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
potência a semicondutores, fornecendo as
Considerando os aspectos construtivos e as
bases de cálculo de coeficientes, fórmulas e
características de funcionamento dos conversores
diagramas para o projeto e aplicação de
de freqüência, nota-se que os componentes mais
conversores de potência, além de definir as
sensíveis de um conversor e, portanto, mais
condições
a
propensos à falhas são as chaves. Elas precisam
dos
ser protegidas contra danos causados pelo
de
determinação
serviço
das
básicas
para
características
equipamentos.
aumento da temperatura na junção dos tiristores,
que é decorrente de perdas excessivas no
III. MANUTENÇÃO CORRETIVA
dispositivo e sensibilidade a sobretensões. A
Como em sistemas AC, as falhas em sistemas DC
redução da vida útil do dispositivo pode ser
são
ocasionada por diversos tipos de falhas devido à
causadas
por
mau
funcionamento
do
equipamento e controladores, e por danos à
sobretensões e sobrecorrentes.
isolação, causadas por fontes externas tais como
descargas, poluição, etc. As falhas devem ser
Considerando
detectadas e o sistema deve estar protegido por
funcionamento do conversor de freqüência, bem
chaveamento e ações de controle tais que a
como suas falhas mais comuns, pode-se estimar
disrupção
uma vida útil econômica de 25 anos para este
na
transmissão
de
energia
seja
todas
minimizada.
equipamento.
Fora este problema, as varias falhas que podem
REFERÊNCIAS
ocorrer também causam a redução da vida útil do
[1]
dispositivo
devido
à
sobretensões
e
Mohan,
Undeland
as
and
características
Robbins,
de
Power
nd
Electronics. John Wiley & Sons, 2 edition, 1995.
sobrecorrentes. Nas estações conversoras, as
chaves são os equipamentos mais críticos que
[2] Padyar, K. R., HVDC Power Transmission
precisam ser protegidos contra danos causados
Systems. John Wiley & Sons, 1st edition, 1990.
pelo aumento da temperatura na junção dos
tiristores, que é causado pelas perdas excessivas
[3] Kimbark, E. W., Direct Current Transmission,
no dispositivo e sensibilidade a sobretensões.
Vol. 1. John Wiley & Sons, 1st edition, 1971.
Em resumo, existem basicamente três tipos de
[4] Uhlmann, E., Power Transmission by Direct
falhas que podem ocorrer em conversores:
Current. Springer-Verlag, 1st edition, 1975.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 204 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Disjuntor
RESUMO
tipo de tecnologia tem suas vantagens de
Disjuntores são equipamentos eletromecânicos de
aplicação e uso. A vida útil desses equipamentos,
manobras, que se destinam à realização de
construída com essa ou aquela tecnologia, é
chaveamentos em redes elétricas, os quais
função das condições de trabalho do mesmo, do
podem ser realizados nas operações de abertura
local instalado e suas respectivas características
ou de fechamento de um ponto qualquer da rede,
elétricas presentes, tais como: níveis de curto,
de forma segura, sem se danificar térmica ou
natureza dos chaveamentos, freqüência das
fisicamente
partes
operações, estados e condições de manutenção.
componentes, em qualquer que seja a condição
Sendo que, pode-se estimar genericamente uma
operativa em que a rede se encontre, ou que esta
vida útil econômica de 30 anos para disjuntores de
lhe imponha. Os disjuntores são basicamente
qualquer tipo.
qualquer
de
suas
constituídos de duas partes fisicamente distintas,
a câmara de interrupção, e o circuito de comando
I. INTRODUÇÃO
e acionamento. A câmara de interrupção é o local
De acordo com a definição apresentada nas
onde se efetuam as ações elétricas de abertura e
Normas
fechamento da rede elétrica em questão. Nessa
equipamentos eletromecânicos de manobras, que
câmara,
contatos,
se destinam à realização de chaveamentos em
denominados de fixo(s) e móvel(eis), realizam
redes elétricas, os quais podem ser realizados nas
mecanicamente, sob a ação de um comando,
operações de abertura ou de fechamento de um
elétrico ou manual, a abertura, ou o fechamento
ponto qualquer da rede, de forma segura, sem se
da corrente elétrica entre dois terminais de uma
danificar térmica ou fisicamente qualquer de suas
rede, eliminando o arco voltaico estabelecido
partes componentes, em qualquer que seja a
entre eles e gerado durante esse processo de
condição operativa em que a rede se encontre, ou
manobra. O circuito de comando e acionamento
que esta lhe imponha.
um
ou
mais
pares
de
Técnicas
atuais,
disjuntores
são
processa as ordens operativas de abertura ou de
fechamento
do
mesmo,
bem
como,
as
Essa é uma definição bem aberta, sendo que
informações de estado, aberto ou fechado, em
essas condições podem ser, por exemplo,
que se encontra este disjuntor, indicações de
abertura ou fechamento em operação com carga
pressão do gás, sinalizações, etc. Os principais
nominal, ou abertura ou fechamento em condições
tipos de disjuntores encontrados no Sistema
de curto-circuito, ou operação de fechamento em
Elétrico Brasileiro são: disjuntores a óleo, a gás
oposição de fases, aberturas de pequenas
SF6, a ar comprimido e a vácuo, sendo que cada
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 205 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
correntes indutivas ou capacitivas as quais em
disjuntores de corrente alternada de alta e
geral provocam grandes sobretensões, etc.
extra alta tensão;
•
NBR7034 – Materiais isolantes elétricos –
Uma definição aberta e genérica como esta,
Classificação térmica (12/1981): Designa
transfere aos disjuntores uma responsabilidade
classes
operativa enorme, uma vez que, operações de
isolantes elétricos utilizados em máquinas,
abertura
circuitos
aparelhos e equipamentos elétricos com
considerando suas condições operativas iguais às
base na temperatura máxima que podem
nominais, aparentemente não é de se esperar
suportar
maiores solicitações na câmara de interrupção e
operação durante a sua vida útil.
e/ou
fechamento
de
e
temperatura
em
condições
dos
materiais
normais
de
conseqüentemente, grandes esforços impostos ao
I.1. NATUREZA CONSTRUTIVA
equipamento em questão.
Os disjuntores são basicamente constituídos de
Entretanto, por outro lado, operações como as de
duas partes fisicamente distintas, a saber:
interrupção das correntes de curtos-circuitos
•
Câmara de interrupção;
terminais,
•
Circuito de comando e acionamento.
abertura
de
pequenas
correntes
indutivas ou capacitivas, faltas quilométricas,
fechamentos em regimes de oposição de fases,
A câmara de interrupção é o local onde se
etc., acabam por impor aos disjuntores, regimes
efetuam as ações elétricas de abertura e
especiais de trabalho, transferindo-lhe grandes
fechamento da rede elétrica em questão. Nessa
esforços elétricos, térmicos e mecânicos em suas
câmara,
partes componentes, originando assim, a razão de
denominados de fixo(s) e móvel(eis), realizam
ser de sua necessária robustez construtiva.
mecanicamente, sob a ação de um comando,
um
ou
mais
pares
de
contatos,
elétrico ou manual, a abertura, ou o fechamento
As
principais
normas
técnicas
brasileiras
relacionadas são:
•
da corrente elétrica entre dois terminais de uma
rede, eliminando o arco voltaico estabelecido
NBR7118 – Disjuntores de alta-tensão
entre eles e gerado durante esse processo de
(09/1994): Fixa características exigíveis
manobra (ou chaveamento).
dos disjuntores de corrente alternada, para
•
interior e exterior, projetados para sistemas
É fundamental que o dimensionamento físico do
de tensões acima de 1000 V e freqüências
disjuntor seja compatível com os níveis dinâmico,
industriais iguais ou inferiores a 60 Hz e
transitório e permanente dos esforços que lhe são
para operação nas condições de serviço;
impostos durante suas operações, valores esses
NBR7102
em
que devem constar em suas especificações
disjuntores de alta tensão (12/1981): Fixa
técnicas, a fim de se evitar danos térmicos,
métodos
elétricos e/ou mecânicos em quaisquer de suas
–
de
Ensaios
ensaios
sintéticos
sintéticos
para
partes componentes.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 206 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A extinção do arco voltaico, é auxiliada através da
I.3. COMANDO (OU ACIONAMENTO)
presença de um material dielétrico, existente no
A segunda parte construtiva de um disjuntor, é o
interior da câmara, o qual em geral, atua
seu circuito de comando e acionamento, onde se
resfriando
e
processam as ordens operativas de abertura ou
temperatura
de fechamento do mesmo, bem como, onde se
interna global na câmara. Essa elevação de
processam as informações de estado, aberto ou
temperatura na câmara, gerada pela presença do
fechado, em que se encontra este disjuntor,
arco, dependendo dos níveis da corrente a ser
indicações de pressão do gás, sinalizações, motor
interrompida e do valor da resistência de arco
de carregamento de mola, contatos auxiliares, etc.
o
local
conseqüentemente
do
arco
abaixando
presente
a
voltaico gerado, pode assumir valores da ordem
de 1000 °C ou mais, impondo um esforço térmico
Essas operações são realizadas, através de sinais
altamente estressante aos contatos do disjuntor e
elétricos que são recebidos em suas bobinas de
aos demais materiais internos existentes na
abertura (BA ou “TC - trip coil”), ou nas de
câmara interruptora [5] [6] [7] [8].
fechamento (BF ou “CC - close coil”), as quais, em
geral são alimentadas através de um barramento,
Observa-se que pelo fato de o arco voltaico, ser
que pode ser de tensão contínua, de ± 125 [Vdc]
quase que puramente resistivo, a potência a ser
ou alternada de 220 ou 127 [Vac].
dissipada pela corrente desse arco, é quase que
puramente ativa, ou seja, seu efeito é o de
Entre esse barramento e as respectivas bobinas,
dissipação térmica por efeito joule, ocorrendo
existem os contatos de relés, de chaves, ou de
diretamente sobre os componentes envolvidos.
dispositivos
de
controle,
que
permitirão
estabelecer a continuidade do sinal de corrente
I.2. DIELÉTRICOS
através das mesmas. É extremamente importante,
Os dielétricos mais usualmente encontrados, e
verificar o valor da corrente circulante através
que se destinam ao processo de resfriamento,
dessas bobinas, bem como, os valores de seus
minimização das ações de desgastes e riscos e
limites térmicos, evitando-se assim, danos e até
extinção do arco voltaico dentro das câmaras,
mesmo, a queima dessas unidades [5] [6] [7] [8].
são:
•
Os
óleos
isolantes
(naftênico
ou
Os modernos disjuntores usados em sistemas de
parafínico);
AT e de MT, são em geral, do tipo a gás SF6
O ar seco ou o ar comprimido (“magnetic
(Hexafluoreto de Enxofre), onde o uso desse
air-blast circuit breaker”);
dielétrico se justifica, face às inúmeras vantagens
•
Vácuo;
que
•
O gás SF6 (Hexafluoreto de Enxofre).
alternativas (óleo, ar seco, vácuo).
•
ele
apresenta
em
relação
às
outras
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 207 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II. CARACTERÍSTICAS
mais de 40 anos em muitas dessas instalações de
Média e Alta Tensão que ainda estão em perfeito
estado.
II.1. DISJUNTORES A ÓLEO
Esta tecnologia encontra-se em obsolescência
para uso em AT e EAT, praticamente não se
II.2. DISJUNTORES A GÁS SF6
fabrica mais disjuntores a óleo para uso em
Essa é uma tecnologia, que vem sendo usada em
tensões acima de 230 [kV].
AT desde os anos 60, e que ganhou também a
MT a partir dos anos 80.
O principal motivo, é a capacidade limitada de
óleo,
O gás SF6 é inodoro, incolor, mais denso que o ar,
comparativamente ao seu concorrente imediato
altamente estável nas CNTP, se comportando de
que é o gás SF6. Além disso, o disjuntor a óleo
forma semelhante a um gás nobre, inerte [1].
isolação
apresentada
pelo
requer uma manutenção muito mais acentuada do
que o disjuntor a gás, em virtude da própria
A capacidade dielétrica do mesmo, é bem superior
alteração de sua estrutura molecular na presença
a de seus concorrentes, impondo-lhe uma relação
de altas temperaturas, advindas em função dos
“custo x benefício” que lhe tem dado um espaço
cortes de altas correntes e da extinção do arco.
preferencial, cada vez maior nessas aplicações e
ainda, as quais se têm estendidas também, para
Nessas decomposições, há a formação de
os níveis de MT [3].
metano, etano, etileno, hidrogênio, fuligem de
carbono e outros, os quais contribuem para
A eficiência dielétrica do gás SF6 é muito superior
reduzir a Rigidez Dielétrica e conseqüentemente a
a do óleo, principalmente, quando se trabalha com
capacidade isolante desse óleo.
alta pressão (6-8 atm). Nessas condições o SF6 é
um gás estável, inodoro, mais denso que o ar, e
O espaço comercialmente ainda competitivo para
altamente isolante. Essas propriedades do SF6 em
esse tipo de disjuntor, é a média tensão, classe
geral se traduzem também numa compactação
15/17 [kV], em instalações abrigadas, onde o
em espaço na câmara, e conseqüentemente,
número de manobras seja relativamente baixo e
traduzindo em menores dimensões físicas do
com correntes de interrupção até a ordem de 30
mesmo [2].
[kA].
Porém, nas condições de altas temperaturas e em
A vida útil desses disjuntores, está diretamente
presença do arco voltaico dentro das câmaras de
associada as suas condições de uso, níveis de
interrupção, esse gás quebra a sua estrutura
correntes
de
molecular, liberando íons positivos e negativos os
operações, ambiente de instalação, de sua
quais reagem na presença de vapor de água e
manutenção, etc., podendo-se dizer, que existem
formam subprodutos tais como de H+, F-, SO2,
muitos disjuntores dessa categoria, operando a
HSO3, HF, H2S, e outros mais, que são tóxicos e
de
interrupção,
freqüência
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 208 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
corrosivos, auxiliando assim a deterioração de
A recomendação de uso e instalação desses
componentes dentro da câmara.
disjuntores caiu significativamente nesses últimos
anos, em decorrência do alto custo de instalação
Porém, mesmo assim, esta é a tecnologia atual
por eles gerados.
em termos dielétricos para disjuntores de MT e AT
e até EAT, como pode ser visto nos catálogos dos
Porém, encontramos uma quantidade enorme
principais
desses disjuntores instalados no Setor Elétrico
fabricantes
de
disjuntores:
ABB,
Siemens, Sprecher/Alstom.
Brasileiro, principalmente nas subestações de AT
e EAT, e notadamente nas Empresas de
A vida útil desses disjuntores, certamente deve
Transmissão e Distribuição de EE.
exceder aos 30/40 anos de uso, para justificar seu
crescimento expressivo, tanto na área industrial
Uma combinação que foi muito usada nos anos
como na de transmissão.
80,
foi
a
construção
de
disjuntores
a
ar
comprimido no acionamento, realizado através de
As características técnicas de especificação de
um botijão de ar instalado na base do mesmo,
tais disjuntores são muito semelhantes às dos
controlando o acionamento das hastes móveis,
disjuntores a óleo [4].
que arrastam os contatos dentro da câmara,
imersos num meio dielétrico a gás SF6. Os
II.3. DISJUNTORES A AR COMPRIMIDO
grandes riscos associados a tais disjuntores,
Essa é uma tecnologia antiga, dos anos 50, muito
estão correlacionados com a falha no processo de
usada nos disjuntores de AT (V > 145 kV) e nos
extinção
de EAT (V > 360 kV).
expressivo da temperatura dentro da câmara, a
do
arco
e
conseqüente
aumento
qual muitas vezes leva à explosão da mesma.
A eficiência do processo de interrupção da
corrente de curto-circuito é altamente confiável e
II.4. DISJUNTORES A VÁCUO
segura, porém está acompanhada de um custo
Trata-se de uma tecnologia atual, presente
extremamente alto, comparativamente às outras
apenas na MT, com excelentes características
tecnologias hoje disponíveis.
operacionais, principalmente quando a instalação,
ou o sistema, requer um número elevado de
Assim,
esses
disjuntores
passaram
a
ser
utilizados em grandes instalações e em elevado
número
de
unidades,
onde
se
justifica
operações em condições especiais, como é o
caso das fundições de alumínio.
a
construção de uma central de ar comprimido, o
Esses disjuntores possuem um sistema de
qual pode ser usado para tais fins e outras
comando, também muito semelhante aos dos
eventuais aplicações no local da subestação
disjuntores a óleo, sendo que, em sua maioria,
elétrica.
utilizam acionamentos tripolares, comandados por
um jogo de 1 ou 2 molas helicoidais.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 209 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Segundo os fabricantes, esse tipo de disjuntor
interrupções, principalmente as de altas
possui uma capacidade de interrupção maior que
correntes de curto;
a dos disjuntores convencionais, e o que é muito
•
Limitação natural do número de manobras,
importante, são capazes de realizar um número
com altas correntes de interrupção, pelo
elevadíssimo de operações, chaveando correntes
motivo anterior;
nominais, sem a necessária intervenção para
•
manutenção da câmara. Esse número varia entre
os fabricantes, porém é da ordem de 100.000
Tecnologia
superada
técnica
e
economicamente pelo uso do gás SF6;
•
operações para o tipo 3AF da Siemens.
Microfissuras
nas
câmaras
e
nas
borrachas de vedação das flanges, em
decorrência
Essas câmaras a vácuo são totalmente seladas,
trabalham num nível de pressão de vácuo da
das
altas
temperaturas
verificadas no interior das mesmas;
•
-9
Válvulas
de
alívio
de
pressão
pós-
ordem de 10 bar de pressão, cortam as correntes
operação, com eventuais travamentos,
de arco voltaico, através de um processo iônico,
podendo provocar explosões de câmaras;
não degenerando as superfícies dos contatos do
•
mesmo.
Perda expressiva da capacidade isolante
do óleo em função de umidade, gases,
fuligens no interior da câmara.
III.
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
PREVENTIVA
A freqüência de manutenções preventivas em
As novas técnicas preditivas que estão sendo
disjuntores, é recomendada a cada 5 anos para os
introduzidas como auxílio nas manutenções
de MT ou de 10.000 operações sob condição de
preventivas são:
chaveamento nominal.
•
Monitoramento do percurso do contato
principal;
Já para disjuntores de AT, o próprio catálogo
•
Monitoramento da corrente interrompida;
desses disjuntores a óleo, PVO, para instalações
•
Monitoramento de entrada e saída de
de 72,5 a 145 kV, menciona um número de
comandos.
operações, que varia em função da intensidade de
corrente a ser interrompida, por exemplo:
Para cada tecnologia de disjuntor há um conjunto
•
Para chaveamentos envolvendo a corrente
nominal, especifica-se em mais de 2500
de serviços de manutenção preventiva realizado.
operações;
•
III.1. DISJUNTORES A ÓLEO
Para
correntes
de
curto-circuito,
de
Os principais problemas relacionados com os
intensidade em torno de 30 a 50% da
disjuntores a óleo são:
capacidade nominal do mesmo, especifica-
•
Queima do óleo e conseqüente redução da
capacidade
presença
dielétrica,
do
arco
provocada
pela
voltaico,
nas
se em até 25 operações;
•
Para curto máximo, especifica-se em 8
operações apenas, recomendando-se a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 210 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
partir daí, que sejam trocados o óleo da
função das condições de trabalho do mesmo, do
câmara (60 litros), e o conjunto de contatos
local instalado e suas respectivas características
principais do mesmo.
elétricas presentes, tais como: níveis de curto,
natureza dos chaveamentos, freqüência das
Em contrapartida, esse tipo de disjuntor admite
operações, estados e condições de manutenção.
com facilidade a manutenção com reposição de
partes, sem maiores dificuldades operacionais.
Verifica-se
que
disjuntores
que
atuam
em
sistemas típicos de alta tensão (ou seja, tensão
III.2. DISJUNTORES A GÁS SF6
iguais ou superiores a 230 kV), não são
Segundo um dos fabricantes clássicos desses
solicitados a atuar de maneira contínua, como os
disjuntores a SF6, a Siemens, ela apenas
de mais baixa tensão. Isto faz com que as
menciona em termos de manutenção, que esta é
manutenções
muito econômica, seus componentes e contatos,
equipamentos
têm vida útil muito longa, e a freqüência dessas
constantemente.
de
grande
não
porte
necessitem
desses
ocorrer
manutenções é de intervalos longos (na mesma
ordem de grandeza que a dos disjuntores a óleo,
Por outro lado, disjuntores de tensões mais baixas
isto é, para a preventiva, a cada 2 ou 3 anos, e a
tendem a atuar mais vezes, pois as condições
preditiva, em função do regime de trabalho).
operativas desses sistemas assim o determinam.
Pode-se aqui determinar ainda duas faixas, uma
III.3. DISJUNTORES A AR COMPRIMIDO
para disjuntores de média tensão, abrangendo
As manutenções devem estar atentas aos valores
desde circuitos de 69 kV até 139 kV, e outra para
monitorados dessas elevadas pressões do ar
sistemas com tensões inferiores a 69 kV.
comprimido nos seus containeres, as quais são da
ordem de 20 a 30 atm de pressão.
Com base nestas considerações, percebe-se que
a vida útil é função de uma utilização correta e de
III.4. DISJUNTORES A VÁCUO
uma manutenção adequada, itens sem os quais
Do ponto de vista de manutenção, portanto,
fica impossível se estabelecer qualquer parâmetro
apenas as inspeções de rotina, observando as
para a vida útil de um equipamento.
sinalizações da pressão de vácuo presente na
câmara. Essa sinalização em alguns disjuntores é
Tomando-se isto por base e levando-se em
mecânica.
consideração
a
experiência
de
diversas
concessionárias do setor elétrico brasileiro pode-
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Os
fabricantes
em
geral,
se chegar ao quadro de vida útil para efeito de
não
expressam
cálculo de depreciação abaixo:
claramente a vida útil desses equipamentos
construída com essa ou aquela tecnologia, o que
nos leva a deduzir, que esta é sem dúvida, uma
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 211 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Classe de Tensão
Faixa de Vida Útil
[2] Y. Pelenc. SF6, circuit-breaker gas, the reasons
why. Merlin Gerin technical news, fascicule 1, 2nd
U < 69 kV
20 a 25 anos
69 ≤ U ≤ 138 kV
25 a 30 anos
half year 1976.
35 a 40 anos (para SF6)
U > 138 kV
30 a 35 anos (para outros
tipos)
[3] M. Dubsis. SF6, the dielectric gas. Merlin Gerin
technical news, fascicule 2, 2nd half year 1976.
[4] E. Rufato Jr. Tecnologia de equipamentos em
É
importante
salientar
que
estes
valores
estabelecem faixas médias de vida útil, segundo
SF6. Monografia, Universidade Federal do Paraná,
Curitiba, 1994.
os processos de utilização e de manutenção
vigentes no país, e também pelos agentes
[5] R. Colombo. Disjuntores de Alta Tensão. Ed.
agressores normais existentes. Sendo que pode-
Nobel/Siemens, São Paulo. 1986.
se estimar genericamente uma vida útil econômica
de 30 anos para disjuntores de qualquer tipo.
[6] O.S. Frontin, R. Colombo, et alli. Disjuntores e
Chaves Seccionadoras de Alta Tensão. Furnas
Finalmente, pode-se associar razões que levam
Centrais Elétricas S.A., Editora da Universidade
as concessionárias a determinar o final da vida útil
Federal Fluminense, Niterói. 1995.
de um disjuntor. Para tensões inferiores a 69 kV, o
principal motivo de troca dos disjuntores é o seu
[7] A. D’Ajuz, et alli. Equipamentos Elétricos –
desgaste, devido ao número de operações que ele
Especificação
é submetido. Em média tensão (valores entre 69
elétricas de AT. Editora da Universidade Federal
kV e 138 kV), tem-se a elevação da potência de
Fluminense, Niterói. 1985.
e
aplicação
em
subestações
curto-circuito, devido a novas interligações, que
extrapolam sua capacidade operativa. Por fim,
[8] C.H. Flurscheim. Power circuit breaker – theory
para tensões elevadas (maiores que 138 kV), as
and design. IEEE Monography Series 17, P.
substituições ocorrem, normalmente, por final da
Peregrinus Ltd. 1977.
vida útil dos componentes do disjuntor, por falta
de peças de reposição ou por obsolescência da
tecnologia.
REFERÊNCIAS
[1] A. Fihman. SF6 physical and chemical data.
Merlin Gerin technical news, fascicule 3, 2nd half
year 1976.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 212 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Edificação – Casa de Força – Produção Hidráulica
RESUMO
menor tempo possível. O ambiente interno de uma
O presente trabalho aborda uma Casa de Força
Casa de Força deve ser limpo e saudável,
de uma central geradora, procurando definir
condição necessária e suficiente para que o
sucintamente
pessoal disponibilizado para sua operação e sua
suas
características
e
especificidades técnicas. Dentro desse enfoque
serão
abordados
ainda
alguns
manutenção também trabalhe bem.
aspectos
conceituais básicos que norteiam o seu projeto, a
O arranjo de uma Casa de Força é definido em
sua construção, a sua operação e a sua
função dos inúmeros tipos diferenciados dos
manutenção, buscando, com isso, determinar a
equipamentos principais e auxiliares, prevendo-se
vida útil e a taxa de depreciação desse tipo de
sempre um empreendimento enxuto e econômico.
empreendimento. Os inúmeros tipos diferenciados
dos equipamentos principais e auxiliares é que
Já o tamanho da área destinada às unidades
irão definir o arranjo de uma Casa de Força,
geradoras
prevendo-se sempre um empreendimento enxuto
dimensões
e
equipamentos principais das unidades geradoras.
econômico.
A
experiência
de
diversas
é
determinado
definidas
pelo
observando-se
as
fabricante
dos
concessionárias do setor elétrico brasileiro aceita
fixar a vida útil de uma Casa de Força em cerca
A Casa de Força pode ser abrigada, semi-
de 50 anos aproximadamente, sendo igual,
abrigada e subterrânea, podendo dispor ou não de
portanto, ao tempo de vida útil econômico da
pórtico para içamento dos equipamentos. Nas
própria usina.
usinas hidrelétricas onde a Casa de Força e o
vertedouro estejam coincidentemente locados no
I. INTRODUÇÃO
mesmo alinhamento, o pórtico pode servir para
A Casa de Força tem por finalidade abrigar as
montagem das comportas tanto das máquinas
unidades
equipamentos
quanto do vertedouro. As dimensões de uma
auxiliares, possibilitando sua montagem ágil e
Casa de Força subterrânea devem ser reduzidas
segura. Nos pequenos aproveitamentos, a área de
ao mínimo possível devido ao alto valor cobrado
montagem e desmontagem pode ficar situada nas
para esse tipo de escavação em rocha.
geradoras
e
seus
cercanias da Casa de Força em galpão provisório
ou até a céu aberto. Em arranjos que possibilitem
A cota do piso dos equipamentos elétricos das
a desmontagem das unidades geradoras no
usinas hidrelétricas deve ser definida em função
interior da própria Casa de Força, a eventual
da cota de maior cheia, tendo em vista um tempo
parada das máquinas deve ser rápida, feita no
de recorrência que correlacione os riscos de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 213 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
inundação com os eventuais danos a serem
Já nos grandes projetos hidrelétricos é comum a
causados a esses equipamentos. Para pequenas
conjugação ou associação direta da barragem e
instalações, o tempo de recorrência pode ser
da casa de força, com supressão de condutos ou
menor, em torno de 100 anos aproximadamente,
túneis,
podendo eventualmente a Casa de Força ser
aproveitamentos de baixa queda.
sendo
comum
também
nos
inundada. Para minimização desse problema,
podem-se instalar dispositivos de vedação, tais
A operação de uma usina, em especial das PCHs,
como
pode ser convencional, isto é, por meio de pessoal
portão
estanque
e
paredes
impermeabilizadas até a cota de inundação
treinado
para
tal,
automatizada
ou
semi-
prevista. Para grandes centrais geradoras, pode
automatizada, com supervisão e controle a
ser adotado um tempo de recorrência mínimo de
distância. A escolha desse tipo de operação está
cerca de 500 anos.
ligada exclusivamente a aspectos de relação
custo benefício.
A superestrutura de uma Casa de Força pode ser
executada em concreto armado, concreto prémoldado ou protentido, de estruturas de aço e até
dispensada, utilizando-se alvenaria de blocos de
II. MANUTENÇÃO
Durante o tempo de vida útil de uma Casa de
Força, diversos problemas civis rotineiros ligados
tijolos. Esse último tipo geralmente se restringe a
a sua manutenção podem ocorrer, a exemplo
usinas de porte mais reduzido.
também de qualquer outra edificação industrial.
O projeto estrutural de uma Casa de Força, além
Os mais comuns, especialmente os observados
dos esforços provenientes dos equipamentos
em Casas de Força de PCH’s, são muitas vezes
previstos, tem a estabilidade dependente de
de simples identificação e de custos de reparação
ações hidrostáticas, subpressão, empuxos de
relativamente baixos.
terra e comportamento de fundações de grande
porte, dando-se a devida atenção aos variados
Os outros são mais n
i trínsecos a esse tipo de
casos de carregamento e suas ações mais
obra, aparecendo, em geral, na forma de
desfavoráveis. O método dos Elementos Finitos
anomalias do concreto, tais como rachaduras,
tornou-se hoje uma ferramenta indispensável no
cálculo de grandes obras industriais.
trincas, fissuras, etc. seguidas ou não de
vazamentos e infiltrações. Algumas causas da
deterioração do concreto são muitas vezes de
Em geral, a Casa de Força de uma PCH fica
separada dos demais órgãos, sem a interposição
difícil identificação, necessitando, não raramente,
da intermediação de especialistas em patologia do
concreto.
da barragem. Esse tipo de arranjo é freqüente
também nos aproveitamentos de alta queda.
Os comissionamentos feitos durante a entrega
das obras, bem como, as inspeções periódicas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 214 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
podem
revelar
falhas
de
construção
e
manutenção, respectivamente.
inibidores apresentaram evidências da RAA. Uma
dessas obras foi a da Casa de Força da usina de
Moxotó, sendo também uma das primeiras a ser
A deterioração do concreto pode ser causada por
bem instrumentada. Ali o problema mais grave se
fenômenos
agindo
deu quando houve o roçamento das pás das
isoladamente ou combinados, envolvendo, por
turbinas no anel de revestimento do tubo de
exemplo, recalque da fundação, alta rigidez dos
sucção, além de inclinação do eixo das unidades
elementos constituintes da estrutura de concreto,
geradoras, inclinação das palhetas do pré-
esforços e deformações nocivos não previstos no
distribuidor, entre outros.
gerais
ou
localizados,
projeto, elevado gradiente térmico, reatividade
álcali-agregado,
carbonatação,
efeito
de
poluentes, entre outros.
A carbonatação provoca a redução do valor do
PH, suprimindo a barreira natural alcalina formada
pelo hidróxido de cálcio que assegura a proteção
Os problemas dinâmicos, por exemplo, estão
da armadura. Assim, as estruturas de concreto
relacionados com a ação das turbinas e de outros
que
equipamentos instalados na Casa de Força,
conseqüência mais provável a corrosão da
apoiados
em
armadura. Nos projetos de reparação do concreto,
estruturas elásticas. Seus apoios recebem forças
é necessário determinar a profundidade limite do
variáveis no tempo e que despertam vibrações,
PH.
em
fundações
especiais
ou
apresentam
carbonatação
têm
como
sendo a resposta dependente da freqüência
própria ou natural de vibração da base ou da
estrutura. A meta então é o cálculo dessas
freqüências próprias, bem como, quantificar os
efeitos de ampliação dinâmica, produzidos pelas
A ação dos íons cloretos, advindos da penetração
no concreto com os sais de descongelamento,
atmosfera marinha e/ou mesmo através do uso de
aditivos à base de cloreto, pode provocar também
forças variáveis de natureza dinâmica.
a corrosão da armadura. Existem ensaios que
Os casos de reatividade álcali-agregado (RAA)
encontrados no Brasil ainda são poucos, quando
comparados a países como os Estados Unidos,
permitem determinar o teor máximo de cloretos,
sendo que se aceitam valores de 0,4% e 0,2%
para concreto armado convencional e protendido,
respectivamente, tomados em relação ao peso do
3% e 50% em 1995, respectivamente.
cimento.
Infelizmente, essa degradação pode ocorrer
indistintamente em qualquer obra de concreto. Em
diferentes análises da RAA, feitas recentemente
no Brasil, não foi constatada a presença de
qualquer reatividade no concreto de diversas
estruturas
executadas
com
pozolana,
por
A
degradação
das
estruturas
de
concreto,
caracterizada como falha de manutenção e/ou
pós-construção, pode resultar numa provável
ruína parcial ou total, caso não tratada a tempo e
com critério técnico.
exemplo. No entanto, algumas obras que foram
executadas sem a presença de componentes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 215 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Além das inspeções programadas, a Casa de
Barra Bonita, Anais do XXII Seminário Nacional de
Força deve ser vistoriada sempre que aparecerem
Grandes Barragens, 1997.
anomalias ou falhas de grande vulto, ou ainda,
[5] Diversos autores, Simpósio Sobre Reatividade
que a sua estrutura tenha sido solicitada por
Álcali-Agregado em Estruturas de Concreto,
carregamentos incomuns e até excepcionais, tal
Goiânia, Comitê Brasileiro de Barragens – CBDB,
como enchentes, sismos induzidos e outros.
1999.
III. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Como qualquer outra obra industrial o tempo de
vida útil de uma Casa de Força está inicialmente
na dependência do bom ou mau desempenho do
seu projeto, de sua construção, de sua operação e
de
sua
manutenção,
sejam
eles
atuando
isoladamente ou combinados, refletindo, com isso,
a taxa de depreciação a ser determinada.
A experiência de diversas concessionárias do
setor elétrico brasileiro mostra que é aceitável
fixar a vida útil de uma Casa de Força em cerca
de 50 anos aproximadamente, sendo igual,
portanto, ao tempo de vida útil econômico da
própria usina.
REFERÊNCIAS
[1] Diversos autores, Design of Small Dams,
United States Department of the Interior, 1987.
[2] Diversos autores, Safety Evaluation of Existing
Dams, United States Department of the Interior,
1987.
[3] Schreiber, Gerhard Paul, São Paulo, Edgard
Blücher, Rio de Janeiro, Engevix, 1977.
[4] Diversos autores, Verificação da Existência da
Reação Álcali-Agregado no Concreto da UHE
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 216 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Edificações – Outras
RESUMO
edificações
O presente trabalho aborda outras edificações nas
aproximadamente.
em
cerca
de
30
anos.
centrais de geração elétrica, procurando definir
sucintamente
suas
características
e
I. INTRODUÇÃO
especificidades técnicas. As outras edificações
As outras edificações nas centrais hidrelétricas,
encontradas em uma central elétrica, seja ela
termelétricas e nucleares servem como apoio ao
hidráulica, termelétrica ou nuclear, são aquelas
bom andamento de uma central como um todo.
construções
Elas são compostas como obras civis na parte de
que
atendem
as
necessidades
secundárias, mas importantes como: instalações
transmissão
de ensino e treinamento, hospitais, prédios da
assistência e capacitação, ensino e treinamento,
administração,
manutenção
garagens, laboratórios, oficinas eletromecânicas,
normalmente é simples, rotineira e de custo
escolas, ambulatórios e hospitais, restaurantes e
relativamente
caso
hotéis, residências e alojamentos, recreação e
apareçam anomalias de grande vulto, onde sua
lazer, administração de um modo geral, entre
parte estrutural apresente problemas mais sérios
outras.
entre
outras.
pequeno.
A
Entretanto,
e
subestações,
serviços
de
acarretados por enchente, sismos induzidos e
outros, deverão ser feitas vistorias e manutenções
Quando o projeto e a construção civil são bem
corretivas
desse
feitos, de uma forma geral, os problemas ligados à
enfoque, serão abordados ainda alguns aspectos
manutenção podem ser rotineiros e sua execução
conceituais básicos que norteiam o seu projeto, a
ser simples. Os custos de execução, nestes
sua construção, a sua operação e a sua
casos, normalmente são baixos.
mais
acentuadas.
Dentro
manutenção, buscando, com isso, determinar a
vida útil e a taxa de depreciação desse tipo de
Durante a vida útil de uma edificação, outros
empreendimento. Como qualquer obra civil, o
problemas mais sérios podem ocorrer. Problemas
tempo de vida útil de uma edificação está ligada
estes ligados à anomalias do concreto, com o
ao bom projeto, construção com materiais de boa
aparecimento de trincas, fissuras, entre outros.
qualidade e de sua manutenção adequada. A
experiência de diversas concessionárias do setor
Como esse tipo de obra, além do concreto pode
elétrico brasileiro aceita fixar a vida útil de outras
ser construída de alvenaria, estrutura metálica,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 217 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
etc. os possíveis problemas que podem ocorrer
corpo estrutural pode-se utilizar aço, concreto
nessas edificações são diferenciados.
armado ou madeira.
A degradação das estruturas de concreto e das
II.3. PAREDE
demais estruturas, caracterizada como falha de
Além de compor o espaço entre piso e teto, as
manutenção e/ou pós-construção, pode resultar
paredes ajudam as colunas a suportar os
numa provável ruína parcial ou total, caso não
esforços. São geralmente feitas de alvenaria,
tratada a tempo e com critério técnico.
concreto ou madeira.
II. CARACTERÍSTICAS
II.4. IMPERMEABILIZAÇÕES
As obras de edificação são formadas por diversas
São medidas que impedem a entrada de água na
partes. As mais importantes são especificadas a
edificação, preservando esta da deterioração
seguir:
precoce. São feitas principalmente em lajes de
cobertura, calhas, arrimos de terra, fundações,
II.1. FUNDAÇÕES
corpo de estrutura, etc.
São estruturas que transmitem os esforços
mecânicos incididos sobre ele, para o solo. É a
II.5. COBERTURA
base onde está apoiado todo o conjunto de obras.
São formados por telhados ou lajes impermeáveis.
Ela consiste na abertura de valas no solo, com
O telhado necessita de uma estrutura de suporte,
profundidade variada, onde é depositado concreto
geralmente
armado.
impermeáveis são constituídas de armação de
constituída de madeira. As lajes
vigas de concreto armado, com tijolos de
O respaldo de alvenaria é feito de cinta de
alvenaria.
concreto. Para edificações menores, a fundação
pode ser feita de tijolos de alvenaria em conjunto
com concreto armado. Pode-se utilizar bateestaca, retro-escavadeira, ou mesmo pá para
preparar o solo. É necessário observar se as
condições do subsolo são satisfatórias, por
medida de segurança.
II.2. CORPO ESTRUTURAL
É a parte da edificação que transmite os esforços
mecânicos para a fundação. São as colunas que
dão sustentação à estrutura. Este tem a função de
suportar todo o peso do teto, e andares
superiores, se existirem. Para a construção do
II.6. ESQUADRIAS DE MADEIRA
São todas as estruturas de madeira empregadas
no acabamento de uma obra, como portas,
divisórias, janelas e outros. Devem ser madeiras
de boa qualidade, e preparadas para suportar a
ação do tempo.
II.7. ESQUADRIAS METÁLICAS
Consistem nas estruturas metálicas aplicadas nas
estruturas. São portas, portões, grades, janelas,
caixilhos, gradil, corrimão, fechaduras, dobradiças,
etc. As estruturas metálicas devem possuir
aplicações contra a corrosão.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 218 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.8. PINTURA
A pintura funciona como um revestimento para
deterioração do concreto são muitas vezes de
difícil identificação, necessitando, não raramente,
proteger os componentes da obra da ação do
da intermediação de especialistas em patologia do
tempo. Existem vários tipos de pintura, sendo os
concreto.
mais usuais: caiação, pintura à base de óleo ou
esmalte, pintura com tinta acrílica, pintura à base
Os comissionamentos feitos durante a entrega
de látex, verniz.
das obras, bem como, as inspeções periódicas
podem
II.9. REVESTIMENTO DE PAREDES E FORRO
revelar
falhas
de
construção
e
manutenção, respectivamente.
São todos os tipos de revestimentos aplicados nas
edificações. Podem ser feitos com argamassa,
A deterioração do concreto pode ser causada por
concreto e areia, azulejos, pedras, chapisco, entre
fenômenos
outros.
isoladamente ou combinados, envolvendo, por
gerais
ou
localizados,
agindo
exemplo, recalque da fundação, alta rigidez dos
II.10. PISOS
elementos constituintes da estrutura de concreto,
Há vários tipos de pisos utilizados em edificações,
esforços e deformações nocivos não previstos no
sendo que os mais comuns são: pisos de
projeto, elevado gradiente térmico, entre outros.
concreto, madeira, ladrilho, borracha.
A
Há outras estruturas que fazem parte de uma
edificação, que são:
•
Vidros;
•
Instalações elétricas e aparelhos;
•
Instalações hidráulico-sanitárias.
degradação
das
estruturas
de
concreto,
caracterizada como falha de manutenção e/ou
pós-construção, pode resultar numa provável
ruína parcial ou total, caso não tratada a tempo e
com critério técnico.
Além das inspeções programadas, as edificações
devem ser vistoriadas sempre que aparecerem
III. MANUTENÇÃO
anomalias ou falhas de grande vulto, ou ainda,
Durante o tempo de vida útil de edificações,
que a sua estrutura tenha sido solicitada por
diversos problemas civis rotineiros ligados a sua
carregamentos incomuns e até excepcionais, tais
manutenção podem ocorrer. Os mais comuns são
como enchentes, sismos induzidos e outros.
muitas vezes de simples identificação e de custos
de reparação relativamente baixos.
As principais tarefas de manutenção realizadas
são:
•
Os outros são mais n
i trínsecos a esse tipo de
obra, aparecendo, em geral, na forma de
anomalias do concreto, tais como rachaduras,
trincas, fissuras, etc. seguidas ou não de
vazamentos e infiltrações. Algumas causas da
Alvenaria:
reparos
em
trincas
e
rachaduras;
•
Coberturas: substituição de peças do tipo
ripas, vigas, caibros, telhas, etc.;
•
Esquadrias de madeira e metálicas;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 219 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Revestimento – paredes e forros: reparos
[2] Diversos autores, Safety Evaluation of Existing
em revestimento externo, interno, em
Dams, United States Department of the Interior,
revestimentos de azulejos, substituição de
1987.
placas de gesso em forros, repregamento
•
de forros de madeira, substituição de
[3] Schreiber, Gerhard Paul, São Paulo, Edgard
tábuas para forro, etc.;
Blücher, Rio de Janeiro, Engevix, 1977.
Pisos,
degraus,
rodapés,
soleiras
e
soltos,
[5] Diversos autores, Simpósio Sobre Reatividade
repregamento de soalho de madeira,
Álcali-Agregado em Estruturas de Concreto,
substituição
Goiânia, Comitê Brasileiro de Barragens – CBDB,
peitoris:
colagem
de
de
tacos
tábuas
para
soalho,
substituição de rodapés, reparos em
1999.
granilite, etc.;
•
Pintura;
•
Instalações elétricas;
•
Instalações hidráulico-sanitárias;
•
Esgotos: desentupimento;
•
Etc.
III. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Como qualquer outra obra industrial, o tempo de
vida útil dessas edificações está inicialmente
ligada
na
dependência
do
bom
ou
mau
desempenho do seu projeto, de sua construção,
de sua operação e de sua manutenção, sejam
eles
atuando
isoladamente
ou
combinados,
refletindo, com isso, a taxa de depreciação a ser
determinada.
A experiência de diversas concessionárias do
setor elétrico brasileiro mostra que é aceitável
fixar a vida útil de outras edificações em cerca de
40 anos aproximadamente.
REFERÊNCIAS
[1] Diversos autores, Design of Small Dams,
United States Department of the Interior, 1987.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 220 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Elevador e Teleférico
RESUMO
aumentando conseqüentemente a vida útil de
As características principais sobre transporte
redutores, freios, polias e cabos de tração. Outro
vertical de passageiros (elevadores) e teleféricos,
fator importante é a possibilidade de monitoração
aqui relacionadas, têm como principal objetivo
constante
apresentar os conhecimentos básicos necessários
máquina, possibilitando uma manutenção eficiente
para
de
e contribuindo, desta forma, para o prolongamento
funcionamento e de técnicas de manutenção
da vida útil do equipamento. Dessa forma,
relacionadas à vida útil desses equipamentos. O
considerando as similaridades existentes entre
ponto relevante no estudo da estimativa de vida
elevadores e teleféricos, e ainda considerando as
útil desses equipamentos é justamente o que diz
inovações tecnológicas apresentadas em termos
respeito ao tipo de acionamento empregado. Os
de acionamento e manutenção, pode-se atribuir
motores das máquinas de tração dos elevadores
uma vida útil econômica de 25 anos para
podem
elevadores e teleféricos.
o
entendimento
ser
acionados
do
princípio
através
de
corrente
das
condições
de
operação
da
alternada ou de corrente contínua. Quanto mais
suave as partidas e as paradas, maiores serão os
I. INTRODUÇÃO
benefícios
do
As características principais sobre transporte
equipamento. São eles: vida mais longa de vários
vertical de passageiros (elevadores) e teleféricos,
componentes, menos afetados pelas solicitações
aqui relacionadas, têm como principal objetivo
decorrentes das partidas e frenagens; menor
apresentar os conhecimentos básicos necessários
sobrecarga térmica sobre o motor e menor perda
para
de energia, pois na passagem da alta para a baixa
funcionamento e de técnicas de manutenção
velocidade em “CA” toda a energia cinética é
relacionadas à vida útil desses equipamentos.
relacionados
à
vida
útil
o
entendimento
do
princípio
de
transformada em calor; e menor consumo de
energia
elétrica.
Atualmente,
de
Na prática, poderão ser encontrados outros tipos
acionamento e controle (tais como controle
de elevadores, tais como: elevadores de carga,
vetorial) vêm melhorando a performance desses
monta-cargas,
equipamentos. Quando alimentado por tensão e
automáticas, elevadores de maca, elevadores
freqüência variáveis, o motor da máquina de
residenciais
tração opera de modo eficiente em toda a faixa de
passageiros. Para estes equipamentos, diferentes
velocidade,
estudos devem ser realizados, sempre em função
alcançando
um
técnicas
ótimo
nível
de
rendimento. Sua operação suave reduz esforços
elevadores
e
elevadores
para
garagens
panorâmicos
de
das características específicas de cada projeto.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 221 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 222 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
No caso particular dos teleféricos, muitas das
1- Quadro de Comando
características apresentadas para os elevadores
2- Máquina de Tração
se aplicarão a estes equipamentos, guardada as
3- Limitador de Velocidade
devidas
4- Cabos de Tração
proporções.
E,
graças
à
essas
similaridades, pode-se atribuir a mesma vida útil
5- Operador de Porta
econômica aos elevadores e aos teleféricos.
6- Aba de Proteção
7- Porta de Pavimento - Abertura Lateral
II. CARACTERÍSTICAS
8- Porta de Pavimento - Eixo Vertical
9- Pára-choque da Cabina
II.1. ELEVADORES
10- Cabo do Limitador de Velocidade
11- Polia Tensora do Limitador de Velocidade
II.1.1. Aspectos Construtivos
•
Partes componentes:
12- Pára-choque do Contrapeso
13- Contrapeso
14- Cabo de Comando ou Manobra
•
Esquema básico de funcionamento
A cabina é montada sobre uma plataforma, em
uma armação de aço constituída por duas
longarinas fixadas em cabeçotes (superior e
inferior).
O
conjunto
cabina,
armação
e
plataforma, denomina-se carro.
O contrapeso consiste em uma armação metálica
formada por duas longarinas e dois cabeçotes,
onde são fixados pesos (intermediários), de tal
forma que o conjunto tenha peso total igual ao do
dobro do carro acrescido de 40 a 50% da
capacidade licenciada. Tanto a cabina como o
contrapeso, deslizam pelas guias, através de
corrediças. As guias são fixadas em suportes de
aço, os quais são chumbados em vigas, de
concreto ou de aço, na caixa. O carro e o
contrapeso suspensos por cabos de aço que
passam por polias, de tração e de desvio,
instaladas na casa de máquinas. O movimento de
subida e descida do carro e do contrapeso é
Figura 1: Partes Componentes
proporcionado pela máquina de tração, que
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 223 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
imprime às polias a rotação necessária para
2c, temos o acionamento chamado “corrente
garantir
o
alternada com controle eletrônico”. Através de um
elevador. A aceleração, o retardamento e a
circuito tiristorizado, a velocidade é controlada em
parada são possibilitados pela ação de um freio
função de um padrão desejado, o que permite
instalado na máquina. Além desse freio normal, o
obter aceleração e desaceleração suaves do
elevador é dotado de um freio de segurança para
carro, evitando assim o salto na passagem da
situações de emergência. O freio de segurança é
velocidade alta para zero ou vice-versa.
a
velocidade
especificada
para
um dispositivo fixado na armação do carro ou do
contrapeso, destinado a pará-los, progressiva ou
instantaneamente, prendendo-os às guias quando
acionado pelo limitador de velocidade. Sua
atuação é mecânica.
O limitador de velocidade, por sua vez, é um
dispositivo montado no piso da casa de máquinas,
constituído basicamente de polia, cabo de aço e
interruptor.
Quando
a
velocidade
do
carro
ultrapassa um limite pré-estabelecido, o limitador
Figura 2: Tipos de acionamento
aciona mecanicamente o freio de segurança e
desliga o motor do elevador.
A diferença entre a figura 2c e 2d consiste no fato
de que, neste último tipo, o controle da aceleração
II.1.2. Tipos de Acionamentos
Os motores das máquinas de tração dos
é possibilitado pela existência do motogerador,
elevadores podem ser acionados através de
que fornece a tensão variável (corrente contínua)
corrente alternada ou de corrente contínua. Os
ao motor de tração do elevador, o que não ocorre
gráficos abaixo mostram as diferenças entre
na corrente alternada. Este acionamento recebe o
esses tipos de acionamento.
nome de “corrente contínua”.
Em 2a o elevador parte diretamente da velocidade
Á medida que passamos de um tipo de
zero para sua velocidade nominal, invertendo o
acionamento para outro (percorrendo a fig. 2 de
processo na frenagem. É chamado “corrente
2a para 2d) obtém-se as seguintes vantagens:
alternada - uma velocidade”. Na figura 2b, o
elevador
parte
da
mesma
forma
que
•
menos
no
velocidade
inferior
à
nominal
para
afetados
pelas
solicitações
decorrentes das partidas e frenagens.
acionamento anterior, mas na frenagem passa por
uma
Vida mais longa de vários componentes,
•
Menor sobrecarga térmica sobre o motor e
posteriormente chegar a zero. É denominado de
menor
perda
de
energia,
pois
na
“corrente alternada – duas velocidade”. Na figura
passagem da alta para a baixa velocidade
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 224 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
em “CA” toda a energia cinética é
III.
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
transformada em calor.
PREVENTIVA
Menor consumo de energia elétrica.
O programa de manutenção preventiva periódica
trabalha para identificar e substituir peças com
Atualmente, técnicas de acionamento e controle
desgaste antes que entrem em colapso, evitando
(tais como controle vetorial) vêm melhorando a
os prejuízos com máquina parada e garantindo
performance
maior vida útil ao equipamento.
desses
equipamentos.
Quando
alimentado por tensão e freqüência variáveis, o
motor da máquina de tração opera de modo
Uma forma de monitoração das condições de
eficiente
velocidade,
operação dos elevadores é através dos comandos
alcançando um ótimo nível de rendimento. Sua
microprocessados que utilizam tecnologia de
operação suave reduz esforços aumentando
ponta para realizar as operações de acionamento
conseqüentemente a vida útil de redutores, freios,
e controle de elevadores. Além de memorizar
polias e cabos de tração.
dados da instalação, as falhas de operação são
em
toda
a
faixa
de
visualizadas através de códigos, agilizando os
II.1.3. Comandos
serviços de manutenção.
O sistema de comando afeta sensivelmente
rendimento
da
instalação.
A
finalidade
do
comando é estabelecer a prioridade e o sentido de
atendimento
às
chamadas.
Para
isso,
são
instalados na casa de máquinas painéis de
comando e seletor que controlam a partida, a
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
A manutenção corretiva é feita basicamente nos
elementos que sofrem mais desgaste devido aos
esforços aplicados. São eles: os redutores, os
freios, as polias e os cabos.
parada, o sentido do carro, a seleção das
chamadas e outras funções correlatas.
II.2. TELEFÉRICO
Muitas das características apresentadas para os
elevadores continuam válidas para um estudo
acerca de teleféricos. São elas: características de
acionamento, partes componentes sujeitas a
desgastes, técnicas de manutenção corretiva, etc.
Dessa forma, devido a essas similaridades, a vida
útil econômica atribuída aos teleféricos será a
mesma que a atribuída aos elevadores.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
As máquinas de tração dos elevadores atuais são
projetadas para alto desempenho e durabilidade.
Motores elétricos especiais de corrente alternada,
acionados por inversores de freqüência variável,
proporcionam paradas precisas e niveladas com
aceleração e frenagem suaves. Esta operação
suave
reduz
esforços,
aumentando
conseqüentemente a vida útil de redutores, freios,
polias e cabos de tração.
O programa de manutenção preventiva periódica,
aliado ao processo de monitoração constante das
condições operacionais do equipamento, feito
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 225 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
através
dos
dispositivos
de
comando
microprocessados que memorizam dados da
instalação e permitem a visualização de falhas de
operação
através
de
códigos,
ajudam
na
identificação de desgastes e substituição de
peças, evitando prejuízos maiores à máquina e
garantindo maior vida útil ao equipamento.
Considerando as similaridades existentes entre
estes dois tipos de equipamento, elevadores e
teleféricos, e ainda considerando as inovações
tecnológicas
apresentadas
em
termos
de
acionamento e manutenção, pode-se atribuir uma
vida útil econômica de 25 anos para elevadores e
teleféricos.
REFERÊNCIAS
[1] Elevadores Atlas, Transporte Vertical em
edifícios, Manual do fabricante, 1982.
[2] Atlas schindler, Manuais do fabricante, 1999.
[3] Villares, Ponte Rolante, Manual do fabricante.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 226 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Equipamento Geral
RESUMO
Na
categoria
II. CARACTERÍSTICAS
de
equipamento
geral
serão
enquadrados móveis e utensílios, ferramentas e
II.1. MÓVEIS E UTENSÍLIOS
equipamentos diversos aplicados ao sistema de
Na categoria de móveis e utensílios estão
distribuição.
enquadrados os diversos tipos encontrados no
equipamentos
As
de
ferramentas
proteção
diversas
individual
e
não
setor, como por exemplo:
possuem uma manutenção específica, a não ser a
•
Escrivaninha;
limpeza das partes externas. Já os móveis e
•
Cadeiras;
utensílios, além da limpeza das partes externas,
•
Mesas para computadores;
pode ser feita uma inspeção visual para detectar
•
Mesas diversas;
defeitos como por exemplo: afrouxamento de
•
Armários diversos;
parafusos e encaixes, defeitos no acabamentos,
•
Armários de aço;
entre outros. As ferragens eletrotécnicas devem
•
Fichários de aço;
ser
os
•
Sofás;
seguintes defeitos: defeitos na zincagem e
•
Bancadas;
corrosão. Somente são aplicadas manutenções
•
Etc.
inspecionadas
visualmente
quanto
corretivas em móveis e utensílios e quando
possível. Para os equipamentos classificados
II.2. FERRAGENS ELETROTÉCNICAS PARA REDES
como
AÉREAS
equipamento
geral,
tem-se
um
uso
DE
DISTRIBUIÇÃO
DE
ENERGIA
extensivo destes e a ausência de manutenção
ELÉTRICA
específica, sendo que normalmente quando da
Nas redes de distribuição aéreas urbanas e rurais
apresentação de defeitos é feita a substituição do
de
mesmo. Levando isso em consideração, pode-se
nominais de até 34,5 kV e tensões secundárias
estimar uma vida útil econômica de 10 anos para
usuais são utilizadas as seguintes ferragens
equipamento geral.
eletrotécnicas:
energia
•
I. INTRODUÇÃO
elétrica
Afastador
de
com
tensões
armação
primárias
secundária:
ferragem de rede aérea que se fixa num
serão
poste e na qual, por sua vez, é fixada uma
enquadrados móveis e utensílios, ferramentas e
armação secundária, para aumentar a
equipamentos diversos aplicados ao sistema de
distância desta no poste;
Na
categoria
distribuição.
de
equipamento
geral
•
Alça pré-formada de estai: ferragem préformada que se enrola em torno de um
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 227 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
cago de aço, para o fim de ancoragem do
•
constituída por dois elementos de engate,
Armação secundária: ferragem de rede
gancho e olhal, opostos entre si;
•
aérea que fixa um condutor de aterramento
rede de baixa tensão em isoladores
num poste de madeira;
•
Arruela
quadrada:
ferragem
de
rede
quadrada e com um furo circular no centro;
Manilha-sapatilha: ferragem de rede aérea
constituída por uma chapa dobrada que se
sapatilha;
•
Mão francesa: ferragem de rede aérea que
fixado num estai;
impede a rotação de uma cruzeta em torno
Chapa protetora de poste: ferragem de
de seu ponto de fixação num poste,
rede aérea que protege um poste de
segundo um plano vertical;
•
Olhal para parafuso: ferragem de rede
um cabo de aço, quando este é enrolado
aérea que compreende uma parte em
no poste para fazer um estai;
forma de U, perpendicular e integrante de
Cinta: ferragem de rede aérea que se fixa
uma base com furo não roscado, para
em torno de um poste de concreto armado,
passagem do parafuso de fixação não
para prover um apoio rígido para uma
componente;
outra ferragem ou um equipamento;
•
Parafuso de cabeça abaulada: ferragem de
Espaçador de isoladores: ferragem de rede
rede aérea constituída por um parafuso de
aérea que aumenta a distância entre os
cabeça abaulada e pescoço quadrado,
pontos de fixação de dois isoladores de
rosca cilíndrica total ou parcial, geralmente
pino, nos quais deve ser fixado um mesmo
com uma porca quadrada componente;
condutor, evitando que as suas saias se
•
•
que combina as funções de manilha e
concreto armado contra o atrito direto de
•
tração exercida por um ou mais estais;
Chapa de estai: ferragem de rede aérea
fixa num poste e na qual, por sua vez, é
•
Haste de âncora: ferragem de rede aérea
que transmite a uma âncora, a força de
constituída por uma chapa de forma
•
Gancho U para madeira: ferragem de rede
sua vez, são fixados condutores de uma
roldanas;
•
Gancho-olhal: ferragem de rede aérea
mesmo;
aérea que se fixa num poste e na qual, por
•
•
•
Parafuso de cabeça quadrada: ferragem
toquem;
de rede aérea constituída por um parafuso
Fixador pré-formado de estai: ferragem
de cabeça quadrada e rosca cilíndrica total
pré-formada que fixa a extremidade livre
ou parcial, geralmente com uma porca
de um cabo de aço na parte tracionada do
quadrada componente;
mesmo,
quando
ele
é
enrolado
•
Parafuso de rosca dupla: ferragem de rede
diretamente num poste ou contraposte
aérea constituída por um parafuso roscado
para fazer um estai;
em ambas as extremidades, geralmente
com porcas quadradas componentes;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 228 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Parafuso para madeira: ferragem de rede
ferragem de rede aérea que se fixa num
haste cônica com rosca especial para
poste e na qual, por sua vez, é fixado um
madeira, e cabeça quadrada;
transformador
Pino de isolador: ferragem de rede aérea
eventualmente outro equipamento;
•
•
ferragem
de
rede
aérea
que se fixa rigidamente em torno de uma
Pino de topo: ferragem de rede aérea que
cruzeta, e na qual, por sua vez, é fixada
se fixa numa face lateral de um poste, e na
uma chave fusível, pára-raios, ou outro
qual, por sua vez, é fixado um isolador de
equipamento;
•
Suporte
T:
ferragem
de
rede
aérea
Porca-olhal: ferragem de rede aérea que
constituída por uma chapa em forma de T,
compreende uma parte em forma de U,
que se fixa rigidamente em um poste, e na
perpendicular e integrante de uma base
qual,
com furo roscado, no qual se atarraxa o
simultaneamente uma chave fusível e um
parafuso de fixação não componente;
pára-raios,
Porca quadrada: ferragem de rede aérea
equipamentos;
•
por
sua
ou
vez,
são
eventualmente
fixados
outros
Suporte TL: ferragem de rede aérea
passa um furo roscado;
constituída por uma chapa em forma
Prensa-fios: dispositivo mecânico que fixa
combinada de T e L, que se fixa
entre si dois trechos paralelos de cabos,
rigidamente num poste pela extremidade L,
por pressão de parafusos;
e, por sua vez, na extremidade T são
Sapatilha:
ferragem
constituída
por
que
uma
de
rede
peça
acomoda
fixados um ou dois equipamentos.
aérea
acanalada
e
protege
II.3. FERRAMENTAS
mecanicamente um cabo ou uma alça pré-
Na instalação, operação e manutenção de redes
formada, numa deflexão;
aéreas de distribuição de energia elétricas são
Seccionador
pré-formado
para
cerca:
conjunto constituído por uma peça isolante
•
L:
ou
por sua vez, é fixado um isolador de pino;
inteiriça,
•
Suporte
distribuição,
constituída por uma chapa em forma de L,
com uma face quadrada pelo meio da qual
•
•
de
face superior de uma cruzeta, e na qual,
pino, em nível superior ao topo do poste;
•
Suporte de transformador (em poste):
aérea constituída por um parafuso de
que se fixa numa superfície em geral a
•
•
utilizados diversas ferramentas e equipamentos,
são estes:
e duas alças pré-formadas, que secciona
•
Escada manual com extensão;
eletricamente
cerca
•
Escadas veiculares;
metálica, assegurando sua continuidade
•
Escada trapézio;
mecânica;
•
Corda de serviço;
Sela de cruzeta: ferragem de rede aérea
•
Chaves de boca ajustável;
que apóia uma cruzeta, num poste de
•
Testador de tensão;
concreto circular;
•
Metro;
um
fio
de
uma
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 229 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Loadbuster;
As
•
Bastão de manobra convencional;
inspecionadas visualmente quanto os seguintes
•
Carretilha;
defeitos: defeitos na zincagem e corrosão.
•
Corta-galhos;
•
Moto-serra;
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
•
Moitão;
Somente são aplicadas manutenções corretivas
•
Talha;
em móveis e utensílios e quando possível.
•
Guindauto;
•
Volt-Amperímetro;
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
•
Etc.
Para
ferragens
os
eletrotécnicas
equipamentos
devem
classificados
ser
como
equipamento geral, tem-se um uso extensivo
II.4. EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL
destes e a ausência de manutenção específica,
Entre os diversos equipamentos de proteção
sendo que normalmente quando da apresentação
individual que são utilizados pode-se citar:
de defeitos é feita a substituição do mesmo.
•
Luvas: de raspa, de vaqueta e de borracha
isolante;
Levando isso em consideração, pode-se estimar
•
Cordão de segurança;
uma vida útil econômica de 10 anos para
•
Calçados próprios para eletricistas;
equipamento geral.
•
Capacete de segurança com alça jugular;
•
Perneiras;
•
Óculos de segurança;
•
Cinturão de Segurança;
•
Etc.
REFERÊNCIAS
[1] Normas NBR.
[2] CEMIG - Manual de Manutenção de Redes
Aéreas, 1996.
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
As ferramentas diversas e equipamentos de
proteção
individual
não
possuem
uma
manutenção específica, a não ser a limpeza das
partes externas.
Já os móveis e utensílios, além da limpeza das
partes externas, pode ser feita uma inspeção
visual para detectar defeitos como por exemplo:
afrouxamento de parafusos e encaixes, defeitos
no acabamentos, entre outros.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 230 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Equipamentos da Tomada D’Água
RESUMO
projeto e a fabricação, mesclando sua experiência
Os equipamentos da tomada d’água têm uma
com os requisitos do cliente, para oferecer um
função importante na usina hidrelétrica. Como
equipamento robusto, seguro e eficiente, a custo
equipamentos principais, temos as grades, com a
competitivo.
finalidade de evitar a entrada de detritos na
aquisição das comportas, grades e equipamentos
turbina, e as comportas vagão de emergência,
de levantamento, a responsabilidade por ter na
com função de proteção da turbina hidráulica em
usina equipamentos robustos, duráveis, bem
casos de falhas na mesma e eventual ruptura dos
concebidos, seguros e eficientes é compartilhada
condutos forçados. Os equipamentos secundários
por cliente e fabricante. Mesmo recebendo o
são a comporta ensecadeira da tomada d’água,
equipamento adequado às suas necessidades,
que tem por finalidade permitir o ensecamento da
cabe ao cliente o estabelecimento de um
tomada d’água para que se faça a manutenção
programa
em seco da comporta vagão de emergência, e o
manutenções preditivas e corretivas, além da
equipamento de levantamento, para fazer a
operação
colocação e retirada das grades e comportas
Considerando o acima exposto, recomenda-se
(pode ser um pórtico rolante ou fixo, uma ponte
uma vida útil econômica para os equipamentos da
rolante ou, até mesmo, uma monovia com talha
tomada d’água de 30 anos.
Devido
a
esta
adequado
correta
e
modalidade
abrangente
dos
de
de
equipamentos.
elétrica ou manual). Eventualmente, pode ser
necessária a instalação de um dispositivo ou uma
I. INTRODUÇÃO
máquina limpa grades. Os equipamentos de
As Usinas Hidrelétricas são compostas de
tomada d’água são equipamentos normalmente
estruturas civis como barragem, túneis de desvio,
adquiridos de fabricantes tradicionais, em que o
vertedouro, tomada d’água, casa de força, canais
cliente, sozinho ou com o auxílio de uma firma
de fuga e descarregador de fundo.
projetista, define a estrutura onde serão instaladas
as comportas, os tipos de comportas e grade a
As tomadas d’água têm a finalidade de fazer a
empregar, suas dimensões e quantidades, os
captação da água que será turbinada e conduzi-la
critérios
através dos condutos forçados, turbinas e tubo de
de
dimensionamento
e
concepção
mecânica e elétrica, as normas de projeto, os
sucção,
impedindo
a
entrada
dos
corpos
materiais, as características do acionamento, o
flutuantes que possam danificar as turbinas.
esquema de pintura e as pré-montagens a serem
executadas em fábrica. Ao fabricante, cabe o
A tomada d’água deve estar em um local onde a
cálculo (baseado nas premissas do cliente), o
captação
seja
favorável,
favorecendo
o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 231 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
escoamento para dentro dos condutos, evitando
As tomadas d’água são classificadas em dois
turbulências
sedimentos.
tipos principais segundo sua posição em relação
Obviamente, a tomada d’água deve ser disposta
ao nível d’água na represa, existindo as tomadas
em um local que conduza a obras civis simples,
de pequena e de grande profundidade. As
eficientes e econômicas. Sua disposição deve ser
primeiras são mais expostas ao afluxo de corpos
estabelecida em conjunto com toda a obra para
flutuantes perto da superfície d’água, por exemplo,
que
harmonioso,
plantas aquáticas, folhas das árvores, galhos,
compacto e o mais adequado possível ao terreno
entre outros. Por este motivo, as grades destas
onde
tomadas devem ser limpas freqüentemente e
o
e
arrasto
arranjo
será
de
completo
implantado
seja
o
aproveitamento
Hidrelétrico.
calculadas para resistirem ao empuxo d’água,
causado pela diferença do nível d’água em seus
O relevo e a composição geológica do local onde
dois lados em conseqüência do espaço entre as
será
barras.
instalado
o
aproveitamento
hidrelétrico
influenciam em muito na definição da concepção
Nestas
tomadas,
é
quase
sempre
necessário ter uma máquina limpa grades.
da usina e, em particular, da tomada d’água.
Nas tomadas d’água de grande profundidade, a
As
condições
do
pressão d’água é maior e, assim, as comportas
aproveitamento e, por conseqüência, o tipo de
devem ser mais pesadas. Por outro lado,
turbina a ser utilizada influenciarão no arranjo da
geralmente, não existe o perigo de entupimento
usina e também da tomada d’água. Usinas com
das grades, e os dispositivos de limpeza podem
turbinas Francis normalmente têm a tomada
ser mais simples. Às vezes, as grades podem ser
d’água independente da casa de força, unidas
içadas para limpeza. Em muitos casos, quando
pelo conduto forçado. Existem usinas com
não existe a possibilidade de limpar as grades,
turbinas Francis, onde casa de força e tomada
estas são superdimensionadas, de maneira que,
d’água
quando parcialmente entupidas, permitem a
estão
de
na
queda
mesma
e
vazão
estrutura.
Esta
concepção é a mais utilizada nos arranjos com
entrada d’água sem grandes perdas de carga.
turbina Kaplan.
Independentemente do tipo de turbina empregada,
A tomada d‘água deve ter uma forma que reduza
as tomadas d’água têm aspectos muito parecidos
as perdas de cargas ao mínimo possível.
e são compostas basicamente dos mesmos
Aconselha-se estudar, em modelo reduzido, a
equipamentos principais, ou seja, grades da
forma da tomada em planta e, principalmente, o
tomada d’água, comportas vagão de emergência
ângulo que forma o eixo de entrada com o eixo do
e comportas ensecadeiras da tomada d’água,
rio para se evitar a formação de turbilhões e
além de um equipamento de levantamento e,
contrações, causando perdas de carga, depósitos
eventualmente, uma máquina limpa grades.
de lodo e areia e eventuais erosões na beira e no
fundo.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 232 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II. CARACTERÍSTICAS
painéis são apoiados na soleira e no frontal. A
Os equipamentos da tomada d’água com funções
partir de um certo valor de altura, é aconselhável
principais são as grades, que trabalham na
colocar vigas horizontais de concreto ou aço para
retenção
se
de
detritos
que
possam
danificar
reduzir
a
flecha
estes
das
painéis
barras
de
verticais.
gravemente as turbinas,e as comportas vagão,
Normalmente,
grade
são
com a função de executar o fechamento de
parafusados em peças metálicas embutidas no
emergência em caso de rompimento do conduto
concreto.
ou falhas no fechamento do distribuidor da turbina.
A perda de carga, causada pela passagem da
Normalmente, as tomadas d’água são dotadas de
água pela grade quando limpa, é bastante
comportas
pequena; no entanto, este valor pode aumentar
vagão,
comportas
ensecadeiras,
grades e equipamentos de levantamento.
bastante devido a entupimentos.
Abaixo,
Os detritos podem ser classificados em duas
descreve-se
os
equipamentos
relacionados acima, caracterizando sua finalidade,
as
concepções
básicas
e
as
evoluções
categorias:
•
Detritos naturais como troncos, galhos de
árvore,
encontradas nas construções mais recentes.
vegetação,
musgo
e
plantas
aquáticas;
•
II.1. GRADES DA TOMADA D’ÁGUA
Detritos manufaturados pelo homem, como
As grades da tomada d’água, na sua concepção
pneus, plásticos, garrafas de plástico, latas
mais
metálicas e todo tipo de lixo doméstico
utilizada
atualmente,
são
estruturas
metálicas formadas por um quadro estrutural
rígido,
de
vigas
horizontais
flutuante.
suportadas
lateralmente na parte inferior e na parte superior,
A natureza da barragem, a existência de
onde são soldadas, a montante, barras verticais
barragens a montante, a localização da mesma, a
num espaçamento criteriosamente definido, com a
característica do rio no que diz respeito aos
finalidade de reter a passagem de detritos sólidos
detritos arrastados, o tamanho do reservatório, a
que
turbina.
profundidade da tomada d’água, a disposição da
Normalmente, cada painel de grade é dotado de
tomada d’água são fatores que influenciam
quatro patins de guia lateral, que podem ser
bastante na quantidade de detritos arrastados. As
parafusados ou soldados.
plantas aquáticas são também uma causa comum
possam
vir
a
danificar
a
de entupimento de grades, sendo recomendado
Em usinas mais antigas, é comum encontrar
seu controle.
grades formadas por painéis apoiados nas suas
partes inferiores e superiores às peças fixas
Estes fatores podem conduzir a um projeto com
embutidas no concreto. A grade é dividida em
pouco
painéis na largura. Dependendo da altura, os
desnecessária a limpeza constante das grades,
arrasto
de
detritos,
tornando-se
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 233 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
ou, ao contrário, a uma necessidade de limpeza
passagem de detritos que causarão danos às
constante das grades.
turbinas e, se estiver abaixo, pode causar a
retenção desnecessária de detritos que poderiam
Usinas situadas próximas a centros urbanos, com
passar pela turbina sem danificá-la e, por
tomadas d’água mais superficiais e com pequena
conseqüência, aumentar a perda de carga.
área de represamento, são as mais afetadas pelos
detritos arrastados pela água, requerendo limpeza
As grades são dimensionadas para suportar a
constante, que pode ser feita manualmente ou de
carga hidráulica imposta pela perda de carga
forma automática através de uma máquina ou
causada pela passagem da vazão da turbina
dispositivos limpa grades.
acrescida do entupimento pelos detritos. A norma
de cálculo de grades de tomada d’água, ABNT
Em usinas onde se esperam grandes quantidades
NBR11132 , recomenda o uso de uma carga de
de detritos nas grade, é recomendável a
dimensionamento de 30 Kpa (3,0 mca) na
instalação de dispositivos de detecção de perdas
ausência de valores definidos pelo cliente.
de carga nas grades. Estes dispositivos têm a
finalidade de monitorar o valor da perda de carga,
Além do calculo estrutural, ou seja, a capacidade
indicando a necessidade de limpeza, protegendo,
das vigas e barras verticais de suportarem os
desta forma, a grade, pois evita que a perda de
esforços impostos pela coluna d’água devido à
carga atinja valores acima do considerado no
perda de carga de 3,0 mca, a grade deve ser
projeto. O proprietário deve fixar o valor da perda
verificada quanto à vibração das barras verticais,
para a qual deve ser feita a limpeza, pois a perda
sendo recomendado que a freqüência natural das
de carga nas grades significa energia que está
vigas verticais seja 1,5 vezes maior que a
sendo deixada de ser gerada e, por conseqüência,
freqüência de formação de vórtices que é
representa perda de receita. No entanto, a
calculada considerando-se a velocidade da água
limpeza das grades, caso a usina não seja dotada
na passagem pelas grades, o número de strouhal
de máquina limpa grades, requer a parada da
que é função da seção da viga vertical e a
turbina para que os painéis de grade sejam
espessura da viga vertical.
retirados e limpos. A operação é lenta visto que os
painéis são retirados um a um e, dependendo da
Além disso, as grades devem ser dimensionadas
profundidade da tomada, demandam grande
para suportar o impacto de corpos submersos.
tempo. Desta forma, a limpeza das grades deve
Para este cálculo, a norma brasileira NBR 11132
ser planejada, considerando-se a perdas na
indica a consideração da força de impacto
mesma e as disponibilidades da turbina.
causada por um corpo de diâmetro 500 mm,
movendo-se à velocidade de aproximação do
O espaçamento das vigas verticais da grade como
fluxo, desacelerado em um tempo de 0,1 segundo.
dito acima, deve ser criteriosamente fixado, pois,
Esta força deve ser composta com a força do
se estiver acima do valor correto, permite a
carregamento hidráulico, porém, este caso é
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 234 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
considerado como ocasional, admitindo tensões
II.2. COMPORTA VAGÃO DE EMERGÊNCIA DA
admissíveis maiores conforme norma NBR 8883.
TOMADA D’ÁGUA
As tomadas d’água das usinas brasileiras são
As grades são normalmente pintadas com pintura
normalmente dotadas de comporta vagão de
à base de alcatrão de hulha numa espessura de
emergência.
300 micra. Alguns editais solicitam uso de tinta de
Estas comportas se caracterizam pelo fato de
base tipo epóxi rico em zinco.
serem projetadas para fecharem por peso próprio,
As grades podem ser fixas ou móveis, sendo que
trabalham em posição totalmente aberta ou
a maioria das usinas brasileiras adota o uso de
totalmente fechada, não sendo projetadas para
grades móveis devido à maior facilidade de
trabalhar em aberturas parciais e regular a vazão.
retirada das mesmas para limpeza e manutenção,
A abertura se dá normalmente em duas etapas: a
apesar de que, neste caso, é necessário estender
primeira com pressões desequilibradas através de
as guias até o piso de operação da tomada
uma operação chamada cracking, que consiste
d’água.
numa abertura de cerca de 200 mm à velocidade
em torno de 0,1 a 0,2 m/min, para permitir o
As peças fixas das grades são guias metálicas
enchimento do conduto forçado, o qual, após
que têm a finalidade de garantir a transmissão das
completado e detectado pelo sistema de detecção
cargas devido ao carregamento hidráulico ao
de equilíbrio de pressões, libera a comporta para
concreto e também guiar as grades.
continuar a abertura numa velocidade de cerca de
1,0 m/min. O fechamento destas comportas ocorre
A grade é dividida em painéis intercambiáveis,
nas modalidades de fechamento normal para
colocados um sobre o outro. A operação de
propósito de manutenção com velocidade de 1,0
colocação e retirada das grades é feita pelo órgão
m/min e de emergência, a qual pode ser acionada
de manobra dos equipamentos da tomada d’água,
pelo sistema de proteção da turbina ou pelo
normalmente um pórtico rolante, com o auxílio de
sistema de detecção de ruptura do conduto
uma viga pescadora que garante o engate e o
forçado
desengate
sistema).
automático
dos
painéis.
A
viga
(apenas
A
algumas
velocidade
este
fechamento
de
características
de
emergência
funcional, é composta de muitos pequenos itens,
proteção da turbina e da altura da comporta e
como
pode chegar à casa dos 10 m/min.
e
buchas,
requerendo
mais
das
têm
pescadora, apesar da sua relativa simplicidade
eixos
depende
de
usinas
manutenção que os painéis de grade.
As comportas vagão de emergência da Tomada
d’água são compostas basicamente dos seguintes
componentes:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 235 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.2.1. Tabuleiro
lastro para garantir o fechamento de emergência,
Chama-se de tabuleiro a estrutura metálica que
que é feito pelo próprio peso da comporta, sem
faz parte da comporta. O tabuleiro é composto
uso de energia elétrica.
pelo paramento (chapa de face), vigas horizontais
e verticais, vigas de cabeceira duplas onde alojar-
Alguns projetistas ainda insistem no uso de
se-ão as rodas principais da comporta, olhal de
buchas autolubrificantes nas rodas devido a não
conexão com o órgão de manobra. O tabuleiro
necessidade de manutenção. A lubrificação das
pode ser composto de um ou vários elementos
rodas, na maioria das comportas, é uma operação
dependendo
manual e individual.
do
tamanho
da
comporta.Os
elementos do tabuleiro podem ser ligados por
talas de aço carbono e pinos de aço inoxidável ou
II.2.3. Conjunto de Vedação
soldados na obra. Atualmente, é mais utilizado o
As comportas são normalmente dotadas de
tabuleiro com elementos ligados por talas e pinos.
vedações de soleira, laterais e frontal. As
vedações de frontal e laterais são tipo nota
Os tabuleiros podem ainda ter o paramento a
musical simples ou dupla, dependendo da
montante ou a jusante. Hoje, há uma tendência
pressão, e tipo barra chata na soleira.
maior à utilização de paramento a montante
devido principalmente à grande redução do
Em comportas de emergência, normalmente se
esforço de manobra para movimentar a comporta
usam borrachas com película de teflon para
diminuir o atrito de deslizamento e a capacidade
II.2.2. Rodas Principais
do mecanismo de manobra, além de garantir o
As rodas da comporta têm a finalidade transmitir o
fechamento por gravidade.
esforço de manobra ao concreto e também
diminuir a força de atrito para içamento da
Normalmente, no Brasil, se usa o material SBR
comporta. As rodas são normalmente em aço
(composto de estireno e butadieno) e o neoprene,
carbono fundido ou forjado, montadas sobre um
sendo que o primeiro tem sido mais usado devido
rolamento auto-compensador de rolos em eixo de
ao seu menor custo.
aço inoxidável forjado. O rolamento fica envolvido
em graxa, protegido por tampas dotadas de
As comportas mais antigas possuíam vedações
retentores.
de bronze e de madeira. Com o início da utilização
da borracha, estas deixaram de ser usadas, uma
As comportas mais antigas eram dotadas de
vez que as vedações de borracha são mais
rodas tipo ferroviária com buchas de bronze. Hoje
eficientes, pois, devido à sua flexibilidade, podem
raramente se usa esta concepção devido ao maior
assimilar melhor as imperfeições construtivas de
atrito
tabuleiros e peças fixas e, ainda assim, garantir
e,
conseqüentemente,
maior
força
necessária no mecanismo de manobra. Além
boa estanqueidade.
disso, o atrito maior normalmente exige uso de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 236 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.2.4. Rodas ou Patins de Guia e Contraguia
O caminho de rolamento usualmente é de
Estes elementos têm a finalidade de guiar as
aço carbono, sendo que a pista da roda é
comportas nos movimentos verticais, nos sentidos
feita
transversais e montante-jusante da comporta.
dimensionado para suportar a pressão de
de
aço
inoxidável
temperado,
Hertz aplicada pela carga da roda.
Normalmente, se usam rodas de aço carbono com
•
Em comportas de vedação a jusante, o
eixo de aço inoxidável e buchas autolubrificantes.
caminho de rolamento contém as chapas
Alguns projetistas optam pelo uso de patins.
de apoio das vedações, em aço inoxidável;
•
Vigas de Contraguia: Estas vigas verticais
O uso de contraguias com molas elásticas de
dispostas a montante da ranhura têm a
poliuretano garantem a pré-compressão constante
função de servirem de pista para a roda
da vedação garantindo melhores condições de
contraguia. Em comporta de vedação a
estanqueidade e atuando também na redução das
montante, as chapas de aço inoxidável
vibrações da comporta na posição aberta.
para apoio das vedações estão contidas
nestas vigas;
II.2.5. Peças Fixas
•
As peças fixas das comportas são elementos
estendem desde a soleira até o piso de
metálicos embutidos no concreto que possuem a
operação e são compostas de trilho ou
finalidade de transmitir a carga hidrostática para o
perfil laminado tipo U. A função destas
concreto, além de conterem o quadro metálico de
vigas é servir de pista para as rodas ou
apoio das vedações.
patins guia.
•
As peças fixas se dividem em duas partes , ou
concreto o peso da comporta, além de
estágio. As de primeiro estágio são instaladas na
possuir chapa de aço inoxidável para
concretagem da barragem e serão o suporte para
dos
chumbadores
de
fixação
e
regulagem das peças fixas de segundo estágio.
Vigas de soleira: A viga de soleira tem a
finalidade de suportar e transmitir ao
seja, as de primeiro estágio e as de segundo
soldagem
Vigas de guia lateral: Normalmente, se
apoiar a vedação de soleira;
•
Vigas de frontal: A viga de frontal tem a
finalidade de servir de apoio para a
vedação de frontal.
As peças fixas de segundo estágio são compostas
basicamente de:
•
II.2.6. Acionamento
Caminho de Rolamento: È a viga metálica
Atualmente, as comportas de emergência da
vertical localizada a jusante da ranhura,
tomada d’água são, em sua maioria, acionadas
dimensionada para suportar e distribuir ao
por sistemas óleo-hidráulicos, compostos de
concreto
hidrostáticos.
cilindro hidráulico de simples efeito, com sua viga
Normalmente, tem comprimento de, no
suporte, hastes de ligação da comporta ao
mínimo, duas vezes a altura da comporta.
cilindro, painel elétrico de comando e controle da
os
esforços
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 237 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
unidade hidráulica e da comporta, as interligações
ranhura, ficando com o corpo imerso e, em outros
hidráulicas e elétricas, detetor de equilíbrio de
projetos, é posto fora do poço da comporta,
pressões, além do indicador de posição.
melhorando a facilidade de operação, mas
trazendo inconvenientes por estar exposto.
As comportas de emergência da tomada d’água
O painel elétrico de comando e controle,
mais
usinas
responsável pela alimentação elétrica dos motores
guinchos
da unidade hidráulica e demais componentes
eletromecânicos. Estes guinchos permitem o
elétricos pela execução da lógica de controle das
fechamento da comporta por peso próprio; porém,
comportas, pelas indicações de posição das
nas usinas com acionamento por guinchos, as
comportas e pela sinalização das falhas do
velocidades de fechamento são normalmente
sistema, deve ser projetado considerando toda a
baixas e não atendem as necessidades do
necessidade operacional da comporta.
antigas
brasileiras
instaladas
são
em
operadas
várias
por
fechamento de emergência.
Os painéis de comando e controle das comportas
A
maioria
dos
projetos
mais
recentes
de
comportas de emergência da tomada d’água tem
especificado
comportas
com
paramento
são considerados equipamentos eletricamente
simples e bastante confiáveis.
e
vedações a montante, o que reduz muito o esforço
As comportas vagão de tomada d’água são
de manobra, resultando em cilindros hidráulicos
normalmente operadas através de painéis locais,
de
exigindo,
que estão na estrutura de tomada d’água; porém,
conseqüentemente, menor unidade hidráulica e
com sinalização das posições da comporta nos
menor potência de alimentação dos motores,
painéis elétricos de comando centralizado da
resultando em um custo bem mais vantajoso do
usina na sala de comando da usina.
menor
capacidade,
que com o projeto de vedação a jusante.
Com o avanço da eletrônica e da tecnologia de
Apesar de basicamente o acionamento hidráulico
comunicação, há uma tendência crescente para
da comporta vagão ter uma concepção bem
que o comando seja feito em sua maior parte
definida,
dos
remotamente da sala de comando da usina. Neste
clientes e empresas projetistas, considerando
sentido, vem aumentando bastante o uso de
aspectos de operacionalidade, manutenção e
painéis com lógica de comando efetuada por PLC,
segurança. Exemplificando, podemos citar cas os
visto que estes apresentam atualmente grande
de uso de uma unidade hidráulica por comporta,
simplicidade funcional e custo bastante atrativo.
existem
concepções
próprias
uma unidade para várias comportas; porém, com
operação de uma comporta apenas por vez, duas
Os indicadores de posição são instrumentos de
unidades para operar várias comportas, sendo
extrema importância para a comporta, pois o seu
uma unidade de stand-by. Da mesma forma, o
correto funcionamento garante à comporta uma
cilindro hidráulico é, às vezes, posto dentro da
operação segura e eficaz. As comportas mais
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 238 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
antigas acionadas por guincho possuem, na sua
diferencial. Estes sistemas têm apresentado
maioria, o indicador acoplado ao próprio guincho.
problemas que vão desde o entupimento nas
As comportas operadas hidraulicamente possuem
tubulações até a difícil regulagem das válvulas do
indicadores do tipo mecânico com sistemas de
sistema.
cabos e polias, que transformam o movimento de
II.3.
translação da comporta num movimento rotativo
D’ÁGUA
de 270°, indicado sobre um disco metálico
A comporta ensecadeira da tomada d’água,
graduado em metros, relativo à posição da
normalmente chamada de Stoplog da tomada
comporta. O sistema contém ainda seletores
d’água, é o equipamento que possui a finalidade
rotativos com fins de curso para detecção das
específica
posições mais importantes da comporta:
espaço entre a mesma e a comporta vagão, além
•
Comporta fechada;
•
Comporta aberta;
•
Comporta em posição de cracking;
•
Posição extrema de abertura;
•
1ª posição de reposição;
•
2ª posição de reposição;
•
comporta em deriva.
Por questões de segurança, alguns projetos ainda
indicam a existência de chaves fim de curso
redundantes para as posições de cracking e
comporta aberta.
COMPORTA
ENSECADEIRA
DA
TOMADA
de proporcionar o ensecamento do
de permitir a manutenção da mesma.
Esta comporta se caracteriza pelo fato de ser
colocada na ranhura sob águas equilibradas, ou
seja, com a comporta vagão fechada. Uma vez
depositada na ranhura, a água entre a comporta
ensecadeira e a comporta vagão é retirada pela
abertura da comporta. Após executado o trabalho
de manutenção, o espaço entre a comporta
ensecadeira e a comporta vagão deve ser enchido
,visto que esta comporta só opera em águas
equilibradas, o que normalmente é obtido pela
abertura das válvulas by pass instaladas na
Hoje, começam a ser usadas nas comportas de
tomada d’água indicadores eletrônicos, com
própria comporta e operadas pela própria viga
pescadora.
sistema de detecção de posição por reles.
A operação da comporta ensecadeira da tomada
Outro sistema de fundamental importância na
operação das comportas de tomada d’água é a
detecção do equilíbrio de pressão após o
cracking. Este sistema tem por finalidade detectar
d’água é feita por pórticos rolantes, pontes
rolantes ou ainda monovia com talha elétrica.
Comportas de menor porte podem ser operadas
manualmente.
o equilíbrio de pressão entre montante e jusante
da comporta, indicando que o conduto está cheio
e que a comporta pode ser totalmente aberta. As
comportas mais antigas usavam normalmente um
sistema de borbulhamento de ar com pressostato
Os painéis das comportas ensecadeiras são
normalmente estocados no topo das ranhuras.
Quando o número de elementos é superior ao
número de ranhuras, normalmente se constrói um
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 239 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
poço de estocagem onde se depositam painéis
hidrostática para o concreto, além de conterem o
empilhados uns sobre os outros.
quadro metálico de apoio das vedações.
As comportas ensecadeiras da tomada d’água são
As peças fixas se dividem em duas partes, ou
compostas
seja, as de primeiro estágio e as de segundo
basicamente
dos
seguintes
componentes:
estágio. As de primeiro estágio são instaladas
quando da concretagem da barragem e serão o
II.3.1. Tabuleiro
suporte para soldagem dos chumbadores de
Chama-se de tabuleiro a estrutura metálica
fixação e regulagem das peças fixas de segundo
composta pelo paramento (chapa de face), vigas
estágio.
horizontais, verticais, enrijecedores horizontais,
vigas de cabeceira e olhais de conexão com a
As peças fixas de segundo estágio das comportas
viga pescadora. O tabuleiro das comportas
ensecadeiras são compostas basicamente de:
ensecadeiras é composto de vários elementos
•
Caminho de deslizamento: É a viga
que trabalham superpostos e são depositados na
metálica vertical localizada a jusante da
ranhura um a um.
ranhura, dimensionada para suportar e
distribuir
ao
concreto
os
esforços
II.3.2. Conjunto da Vedação
hidrostáticos.
As comportas ensecadeiras da tomada d’água são
comprimento ligeiramente superior à altura
usualmente dotadas de vedações de soleira,
da
laterais e frontal. As vedações laterais e de frontal
deslizamento contêm as placas de aço
são normalmente tipo nota musical simples e tipo
inoxidável laterais onde se apoiam as
barra chata na soleira.
borrachas de vedação da comporta;
•
comporta.
Normalmente,
Os
caminhos
tem
de
Vigas de guia lateral: Normalmente se
Normalmente, no Brasil, se usa o material SBR
estendem desde a soleira até o piso de
(composto de estireno e butadieno) e o neoprene,
operação e são compostas de trilhos ou
sendo que o primeiro tem sido mais usado devido
perfis tipo U laminados para pista dos
ao seu menor custo.
patins de guia;
•
II.3.3. Patins de Guia
finalidade de suportar e transmitir ao
Estes elementos têm a finalidade de guiar as
concreto o peso da comporta, além de
comportas nos movimentos verticais nos sentidos
possuir chapa de aço inoxidável para
transversais e montante-jusante da comporta.
II.3.4. Peças Fixas
As peças fixas das comportas ensecadeiras são
elementos metálicos embutidos no concreto que
Vigas de soleira: A viga de soleira tem a
apoiar a vedação de soleira;
•
Vigas de frontal: A viga de frontal tem a
finalidade de servir de apoio para a
vedação de frontal;
possuem a finalidade de transmitir a carga
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 240 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Dispositivo de calagem: são normalmente
tipos distintos de comportas é praticamente a
empregados
braço
mesma, e as diferenças quando existentes serão
vigas
ressaltadas.
articulado,
dispositivos
que
tipo
apoiam-se
nas
cabeceira da comporta e permitem estocar
a comporta quando a mesma não está em
III.1. TABULEIROS E ESTRUTURAS DE VIGAS
uso.
PESCADORAS
Os tabuleiros de grades ou comportas e as
II.3.5. Acionamento
estruturas das vigas pescadoras devem ser
As comportas ensecadeiras são acionadas pelos
inspecionados no mínimo a cada seis meses para
equipamentos de levantamento da tomada d’água
verificação de corrosão na estrutura. Recomenda-
com o auxilio da sua respectiva viga pescadora. A
se a imediata limpeza e pintura das regiões
viga pescadora tem um sistema automático de
corroídas. Em caso de um aumento acentuado de
engate e desengate dos ganchos, o que permite
corrosão de uma inspeção para outra, recomenda-
colocar ou retirar todos os elementos numa
se investigar as causas.
operação simples e segura.
Para os elementos e estrutura da viga pescadora
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
da comporta ensecadeira, torna-se mais fácil
As comportas e grades da tomada d’água podem
executar esta manutenção, visto que estas partes
ser
que
estão acessíveis a todo tempo. Já para as
a
sua
comportas vagão de tomada d’água e as grades
entanto,
as
que se encontram normalmente submersas, esta
comportas de emergência da tomada requerem
manutenção torna-se mais difícil, sendo, desta
uma manutenção rígida e responsável, visto que
forma,
estes equipamentos não podem falhar quando
diferente de inspeções em função das paradas da
solicitados, uma vez que podem comprometer a
turbina. Caso se constate uma corrosão sistêmica
turbina e a própria barragem.
no equipamento, a mesma deve ser monitorada,
classificadas
requerem
pouca
simplicidade
como
equipamentos
manutenção,
construtiva.
No
dado
necessário
estabelecer
uma
rotina
as causas estudadas e identificadas e as medidas
De qualquer forma, a manutenção das comportas
preventivas e/ou corretivas adotadas para garantir
e grades deve ser bem conduzida para garantir a
a vida útil do equipamento. Para monitorar a
vida útil esperada do equipamento.
corrosão, a espessura da chapa dever ser medida
e, onde necessário, usado o método ultra-sônico.
Para falar sobre manutenção de comportas e
grades, entende-se ser mais prático falar da
manutenção
das
partes
constituintes
das
comportas, englobando aí os tipos de comportas
distintos, do que falar de uma por uma, visto que a
manutenção aplicável para as mesmas partes de
III.2. RODAS
As rodas que requerem maior cuidado são
obviamente as rodas principais das comportas
vagão de emergência. Sua manutenção, no
entanto,
está
sempre
condicionada
à
disponibilidade da comporta, o que ocorre nos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 241 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
períodos de parada programada da turbina, onde
um ressecamento mais acentuado e requerem
coloca-se a comporta ensecadeira da tomada
trocas mais freqüentes.
d’água e pode-se proceder a trabalhos de
manutenção na comporta. Neste caso, estas
III.4. PEÇAS FIXAS
manutenções
programadas,
As peças fixas das comportas ensecadeiras e
procurando-se executá-las ao menos uma vez por
grades ficam permanentemente submersas e,
ano, sendo possível executar a cada seis meses.
portanto, a inspeção das mesmas só pode ser
Devem ser inspecionados a superfície externa da
feita com auxilio de mergulhadores. Já as peças
roda, os parafusos das tampas, o travamento da
fixas das comportas vagão da tomada d’água
roda e executado o engraxamento da roda.
podem ser inspecionadas em seco com a
devem
ser
colocação da respectiva comporta ensecadeira,
Recomenda-se, a cada 5 anos, a desmontagem
lembrando, porém, que, no caso da comporta
de uma roda para verificar as condições de eixos,
vagão, a inspeção da peça fixa depende da
rolamentos e retentores e, dependendo da
parada da turbina.
situação
encontrada,
fazer
as
substituições
Recomenda-se, para as comportas vagão, a
necessárias e estende-la às demais rodas.
inspeção a cada cinco anos e, se constatada
III.3. VEDAÇÕES
corrosão acentuada, proceder à recuperação,
As vedações, como sendo o elemento de
quer pela repintura de superfícies de aço carbono,
estanqueidade
ser
quer pela recuperação com enchimento de solda e
inspecionadas a cada seis meses, quanto à
posterior esmerilhamento das chapas de aço
deformação, trincas ou fissuras ou sempre que
carbono ou inox, onde necessário.
da
comporta,
devem
forem detectados vazamentos na comporta, além
dos níveis considerados normais. Da mesma
Para as peças fixas da comporta ensecadeira,
forma que para a roda, a inspeção nas comportas
deve-se estabelecer a necessidade e extensão
vagão de tomada d’água deve ser programada
das
para ser executada nas paradas da turbina.
inspeção das peças fixas das comportas vagão.
Recomenda-se a troca das vedações a cada 5 ou
III.5. ACIONAMENTO
10 anos. A determinação do período de troca deve
Os componentes do acionamento da comporta
ser feita por cada usina, considerando-se os
são os itens que demandam maior cuidado quanto
registros
à inspeção e manutenção. Devem ser executadas
de
vazamentos,
as
condições
particulares do projeto e o relatório do estado da
inspeções
subaquáticas,
baseadas
na
as seguintes inspeções e manutenções:
borracha na última troca.
Deve-se ressaltar que borrachas de comportas
III.5.1. Cilindros Hidráulicos
expostas freqüentemente aos raios solares sofrem
Os cilindros hidráulicos, quando em operação,
requerem pouca manutenção.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 242 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
No período inicial de uso, recomendam-se
mesmo. Recomenda-se a execução de
inspeções periódicas para comprovar se os
análise do óleo anualmente e as trocas
cilindros estão trabalhando adequadamente e não
quando recomendadas por estas análises;
•
há vazamento de óleo.
Observar o aquecimento do óleo , visto
que o aumento da temperatura além de
As hastes dos cilindros devem ser inspecionadas
certo valor aumenta em muito a velocidade
quanto a riscos, pois os mesmos indicam
de degradação do óleo;
•
presença de sujeira no óleo.
Observar aquecimento nos mancais das
bombas. Havendo aquecimento além do
Os vazamentos nas vedações são indicados pelo
normal, há a indicação de desgastes e
aumento
necessidade de trocas de rolamentos ou
da
freqüência
das
operações
de
reposição da posição da comporta.
lubrificação. A observação da temperatura
deve ser feita semanalmente por contato
Recomenda-se a troca das vedações do cilindro
sempre que se constatar vazamentos ou a cada
manual;
•
dez anos.
A
tubulação
inspecionada
hidráulica
deve
mensalmente
quanto
ser
a
vazamentos;
III.5.2. Unidade e Tubulações Hidráulicas
•
A pressão do óleo no circuito deve ser
A segurança do funcionamento da unidade e
controlada semanalmente e as alterações
tubulações
anotadas;
hidráulicas
deve-se
a
uma
manutenção cuidadosa.
•
As
bombas
inspecionadas
hidráulicas
a
cada
devem
seis
ser
meses,
É de vital importância manter o fluido hidráulico
verificando-se principalmente a ocorrência
limpo
de vibração anormal, ruídos elevados ,
para
evitar
que
partículas
abrasivas
penetrem no sistema e causem danos às bombas,
pressão insuficiente e vazamentos através
válvulas e cilindros hidráulicos.
dos eixos;
•
A manutenção das unidades hidráulicas deve
inspecionadas a cada seis meses, e o
cobrir os seguintes pontos:
•
com o mesmo óleo quando necessário;
•
•
resultado destas inspeções pode indicar a
Controlar constantemente o nível do óleo
hidráulico, fazendo a complementação
As válvulas de solenóide devem ser
necessidade da substituição;
•
Os motores das unidades hidráulicas
devem ser inspecionados quanto a níveis
Proceder à limpeza mensal os filtros de ar
de isolamento, elevação de temperaturas
e à limpeza semanal os filtros de óleo;
nas
A troca do óleo do sistema deve ser
lubrificação
estabelecida a partir das observações do
funcionamento do ventilador quanto ao
grau de envelhecimento e sujeira do
correto fluxo de ar, níveis de vibrações,
bobinas
e
mancais,
dos
desgastes,
rolamentos,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 243 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
desgastes das escovas e anéis coletores.
da comporta como já destacado anteriormente,
A carcaça deve ser mantida limpa de pó
devem ser mensalmente inspecionados. Em
em sua superfície exterior para facilitar a
comportas segmento, os aparelhos pendulares,
troca de calor com o meio.
atualmente
bastante
manutenção,
a
usados,
menos
da
não
requerem
verificação
dos
O tempo de vida das instalações hidráulicas, que
parafusos de fixação e de alguma avaria externa
têm uma manutenção adequada e cuidadosa,
que pode ocorrer. Já nas comportas vagão os
depende do tempo de vida dos elementos
aparelhos
mecânicos.
atualmente empregados, requerem um pouco
eletrônicos,
que
estão
sendo
mais de cuidados, e sua manutenção deve seguir
Normalmente , nas bombas, são os rolamentos
as disposições do fabricante.
que têm o tempo de vida limitado entre 5000 a
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
10000 horas.
Mesmo que se siga o programa de manutenção
Nas válvulas, o tempo de vida depende da
preditiva indicado pelo fabricante, é natural que
quantidade
alguns componentes venham a falhar durante a
de
operações
do
êmbolo
em
conseqüência das ligações do solenóide. Estes
operação.
componentes são previstos para 10 milhões de
fortuitamente teremos equipamentos stand by já
ligações.
previstos no projeto, como é o caso de grupos
motobomba,
Em
algumas
ou
ainda,
destas
falhas,
equipamentos
O tempo de vida das válvulas pode ser estimado
sobressalentes no almoxarifado que poderão ser
em 2000 a 3000 horas de serviço da instalação.
prontamente substituídos.
III.5.3. Painéis Elétricos de Comando
É de fundamental importância manter uma
Os painéis, como sendo os órgãos de comando
quantidade adequada de materiais de reposição
da unidade hidráulica e de execução da lógica de
no almoxarifado da usina para que a operação
operação da comporta, devem ser inspecionados
das comportas não seja comprometida, colocando
mensalmente
em risco a segurança da turbina ou mesmo da
operação,
sujeitos
e,
particularmente,
principalmente
a
maior
nos
desgaste
a
cada
equipamentos
e
com
própria usina.
maior
probabilidade de falha. O estado de isolação dos
Da mesma forma, aconselha-se que, para alguns
cabos elétricos deve ser também constantemente
materiais onde a reposição pode ser melhor
inspecionado.
programada, não sejam mantidos materiais em
estoque, pois isto significa recurso imobilizado e,
III.5.4. Indicadores de Posição
Os
indicadores
de
posição,
dependendo do caso, quando for realmente
dado
à
sua
importância na execução da ó
l gica de operação
necessário usar o material, o mesmo pode já estar
impróprio para o uso.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 244 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
água ou sofram efeito da erosão no concreto
Obviamente, deve se levar em conta uma série de
devido ao projeto civil inadequado, terão vida
fatores para se decidir pelos materiais a serem
superior a 50 anos. As peças fixas das comportas
mantidos em estoque, tais como dificuldade de
vagão
aquisição,
defeitos
possibilidade de inspeção em seco e, até mesmo,
apresentados, importância do item no conjunto da
execução de reparos com a instalação da
comporta,
comporta ensecadeira, o que não ocorre com as
custo,
entre
quantidade
outros,
que
de
devem
ser
estabelecidos pela equipe de manutenção.
de
tomada
d’água
apresentam
a
comportas ensecadeiras e grades que não podem
ser ensecadas.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
dos
O acionamento das comportas vagão é a parte
equipamentos da tomada d’água deve ser feita
que maior manutenção exigirá por possuir uma
considerando-se as três partes principais do
maior
equipamento, ou seja, estrutura, peças fixas e
normalmente sujeitos a desgastes e falhas. Pesa,
acionamento.
no entanto, a favor do acionamento o fato de o
A
análise
da
vida
útil
econômica
quantidade
de
componentes
móveis
mesmo estar normalmente alojado em sala
A estrutura das comportas, mesmo considerando-
abrigada em boas condições de acesso e
se as rodas e vedações, que são itens mais
facilidade para manutenção. O que ocorrerá com
sujeitos à manutenção que o tabuleiro, apresenta
o acionamento, diferentemente da estrutura e das
grande robustez e, desde que se tomem os
peças fixas, é que dentro da vida útil do
cuidados mínimos de manutenção para se evitar a
equipamento é bem provável que sejam feitas
corrosão da estrutura, terá vida útil assegurada
atualizações do equipamento, incorporando certas
em mais de 50 anos. Já a estruturas das grades
melhorias que venham a ser desenvolvidas com o
da tomada d’água, apesar de submetidas a menor
passar dos anos. Considerando-se a realização
carregamento que as comportas ensecadeiras e
das intervenções citadas acima, consideraremos a
vagão, têm registrado um maior número de
vida útil econômica do acionamento da comporta
ocorrências de falhas, causadas por trincas nas
em 30 anos.
vigas verticais e horizontais e rompimento das
soldas devidos aos esforços de fadiga impostas à
Considerando o conjunto dos equipamentos da
grade pelo escoamento. As comportas raramente
tomada d’água, acha-se prudente falar que a vida
apresentam problemas graves que comprometam
útil econômica das comportas como sendo de 30
sua estrutura. Por este motivo, entende-se ser
anos.
prudente fixar a vida útil das grades em 30 anos.
REFERÊNCIAS
As peças fixas são projetadas tendo as partes
[1] Erbistie, P.C.F. Comportas Hidráulicas. Editora
onde se apoiam as borrachas de vedação em aço
Campus/Eletrobrás – 1987.
inoxidável e, desde que não sejam atacadas pela
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 245 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
[2] Schreiber, G.P. Usinas Hidrelétricas. Editora
Edgard Blücher Ltda. – 1980.
[3] Asme Hydropower Mechanical design – The
guide to Hydropower Mechanical design. HCI
pubications. 1996.
[4] Lewin, J. Hydraulic gates and valves in free
surface flow and submerged outlets. Thomas
Telford Services Ltda. – 1995.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 246 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Esquipamentos do Ciclo Térmico
RESUMO
parcela representativa em termos globais de
A geração de energia elétrica a partir de ciclos
geração de energia. O fluido de trabalho (vapor d’
térmicos de potência utilizando turbinas a vapor é
água)
uma tecnologia difundida e responsável por uma
combustíveis, com diferentes poder calorífico,
parcela representativa em termos globais de
diferentes granulometria e umidade, diferentes
geração de energia. O fluido de trabalho (vapor
composições
d’água) pode ser obtido utilizando-se diferentes
combustíveis desde a biomassa até o gás natural.
combustíveis, com diferentes poder calorífico,
Isto faz com que estes ciclos de potência sejam
granulometria e umidade, com variações nas
muito empregados, principalmente utilizando-se
composições
carvão mineral como combustível.
elementares,
envolvendo
pode ser
obtido utilizando-se diferentes
elementares,
envolvendo
combustíveis desde a biomassa até o gás natural.
Isto faz com que estes ciclos de potência sejam
Os ciclos de geração a vapor começaram
muito empregados, principalmente utilizando-se
efetivamente a serem instalados com potências
carvão mineral como combustível. Os ciclos
mais expressivas no início deste século. A GE em
térmicos de geração potência a vapor constituem-
1903 confeccionou um ciclo de potência com
se de: caldeira, turbina, condensador e bomba de
turbina a vapor de 5 MW de potência. No entanto,
circulação
alguns
e
equipamentos
auxiliares,
como
equipamentos,
como
as
caldeiras,
desaeradores, trocadores de calor, sistemas de
começaram a ser desenvolvidos e utilizados para
controle e segurança, onde as válvulas têm uma
aquecimento de água, séculos atrás, pelos gregos
função
destes
e romanos, e foram aprimorados até o estágio
equipamentos está relacionada diretamente com a
atual. A utilização da força do vapor é conhecida
qualidade do fluido de trabalho, com a escolha
desde 150 anos a.C. A primeira máquina a vapor
adequada dos materiais para confecção dos
comercial bem sucedida foi lançada em 1699 e foi
mesmos, com regime de trabalho, operação
desenvolvida por Thomas Savery.
importante.
criteriosa
e
A
aplicação
durabilidade
das
manutenções
recomendadas. De forma geral, os equipamentos
Os ciclos térmicos de geração potência a vapor
dos ciclos térmicos possuem vida útil de 25 anos.
constituem da caldeira da turbina do condensador
e da bomba de circulação e equipamentos
I. INTRODUÇÃO
desaeradores, trocadores de calor, sistemas de
A geração de energia elétrica a partir de ciclos
controle e segurança, onde as válvulas têm
térmicos de potência utilizando turbinas a vapor é
função
importante.
Estes
equipamentos
uma tecnologia difundida e responsável por uma
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 247 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
contribuem para eficiência do ciclo e qualidade do
O vapor é um vetor energético de grande utilidade
fluido de trabalho.
nos processos industriais e em serviços de
acionamento mecânico. Este equipamento é
Como fabricantes de válvulas, cita-se a Spirax
responsável por fazer a conversão da água no
Sarco. Quanto a turbinas e demais componentes,
estado líquido em vapor através da queima de um
citam-se a General Eletric, Wartsila e outros.
combustível na fornalha. As caldeiras utilizadas
para ciclo de potência com turbinas
a vapor
Para as bombas, tem -se a KSB e, para as
constituem-se basicamente da fornalha, caldeira,
caldeiras, o fabricante Dedini
superaquecedor, economizador e do aquecedor
de ar.
II. CARACTERÍSTICAS
Para fins de padronização, pode-se citar as
As caldeiras podem ser entendidas como um
seguintes normas:
compartimento com paredes de tubos, contendo
•
•
ABNT – NBR 10784: classifica bombas
uma
hidráulicas de deslocamento positivo para
combustível, elevando a temperatura da massa de
utilização em sistemas hidráulicos de
gases que troca calor com a água que circula no
potência, estabelecendo requisitos básicos
interior dos tubos até atingir o tubulão ou
construtivos e operacionais;
evaporador, onde ocorre a mudança de fase.
ABNT
–
NBR
5029:
fixa
onde
ocorre
a
queima
do
condições
exigíveis que devem satisfazer os tubos
Portanto, cuidados devem ser tomados na
sem costura de cobre e suas ligas para
operação deste equipamento para que não haja
condensadores,
queima de tubos incrustações devido à presença
evaporadores
e
de
trocadores de calor;
•
fornalha
ABNT – NBR
11096:
define
termos
minerais
fora
das
especificações
recomendadas.
empregados em caldeira aquotubular e
•
flamotubular, para serviço estacionário,
Para esta aplicação, predominam as caldeiras do
sujeira ou não a chama;
tipo aquotubular, pois permitem obter vazões mais
ABNT – NBR 10149: estabelece os
expressivas do que as flamotubulares.
requisitos mínimos para o fornecimento de
turbinas a vapor para serviços gerais.
As caldeiras, cuja aplicação seja para geração de
energia, devem ser de alta pressão. As dimensões
II.1. CALDEIRAS
destas caldeiras podem variar bastante para uma
A necessidade de se encontrar uma fonte de
mesma potência quando se utilizam combustíveis
calor,
inconvenientes
com poder calorífico diferente. Os combustíveis
apresentados pela queima direta do carvão fóssil,
utilizados nas caldeiras são determinantes na sua
estimulou
vida útil, pois podem propiciar incrustações em
que
substituísse
o
os
desenvolvimento
geradoras de vapor.
de
unidades
determinados
casos
de
difícil
remoção,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 248 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
comprometendo eficiência e durabilidade da
para fluido, dando condições a este de se
mesma.
locomover sob determinadas condições impostas
II.2. TURBINA
pelo processo. O fluido é acionado pelo rotor e
É o equipamento que recebe o vapor advindo da
aduzido pela voluta.
caldeira que, na maioria dos casos, encontra-se
no estado superaquecido e expande-se na
As
mesma, transferindo a sua energia para o rotor,
trabalharem numa faixa de operação que fique
fazendo-o girar com determinada potência de eixo
isenta de cavitação. Isto permitir-lhe-á uma
que
durabilidade maior. As bombas centrífugas em
aciona o gerador produzindo a energia
elétrica propriamente dita.
bombas
devem
ser
especificadas
para
geral constituem-se basicamente do rotor, da
voluta e do sistema de vedação. Estas bombas
A estrutura destas turbinas pode trabalhar com
podem girar alta rotação e estão sujeitas à
vapor com temperatura, por exemplo, por volta de
vibração desbalanceamento do eixo onde se
700 °C e pressão acima de 50 bar, dependendo
acopla o rotor.
das condições de projeto e de cada ciclo. Estas
condições
mudam
sempre
quando
ocorrem
Existe uma diversidade enorme de bombas. No
variações de carga ou mesmo nos momentos de
entanto, as bombas utilizadas nos ciclos de
entrar e sair de operação, com o decorrer do
geração a vapor são basicamente do tipo
tempo, o que submete seus componentes a
centrífugas ou mistas para fornecerem a vazão e
condições que podem levar a uma fadiga térmica
pressão desejada.
de seus componentes, assim como a formação de
fissuras.
Este equipamento tem a função de estabelecer o
fluxo do fluido de trabalho no ciclo e ainda confere
O fluido de trabalho passa pela turbina com
a
este
a
velocidade elevada e partículas, como partículas
necessitam de um sistema de vedação para evitar
de ferro que, eventualmente, desprendam dos
a fuga do líquido que está sendo recalcado. Estas
tubos na caldeira, podem erodir componentes da
vedações são feitas normalmente através de
mesma.
gaxetas ou selos mecânicos, os quais são muito
solicitados.
pressão
desejada.
Freqüentemente,
As
bombas
necessitam
de
Para fins de geração de energia, predominam as
reparos, principalmente devido ao aumento de
turbinas
temperatura localizado.
do
tipo
condensação
e
extração
condensação.
II.4. VÁLVULAS
As
II.3. BOMBAS
As
Bombas
são
máquinas
válvulas
são
dispositivos
destinados
a
acionadas
estabelecer, controlar e interromper o fluxo em
normalmente por um motor elétrico recebendo
uma tubulações. Elas podem representar até 5%
energia mecânica e transportando esta energia
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 249 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
do custo total de uma instalação para geração de
projetada para fechar e impedir o escoamento do
potência.
fluido depois que as condições normais de serviço
forem restabelecidas.
Os materiais a serem empregados nas válvulas
A válvula de segurança é caracterizada por uma
devem ser adequados, pois, para cada aplicação,
abertura instantânea e com um estampido
cada fluido tem características e propriedades
característico (pop), sendo utilizada em serviços
diferentes.
com gases e vapor.
O fluido, com o qual as válvulas se interagem,
Estas válvulas, normalmente, devem atuar quando
podem ter mudanças, ter variações em suas
a
propriedades,
estabelecida.
como
temperatura,
pressão,
pressão
aumentar
de
10%
da
pressão
composição química e ficam em contato direto
com os componentes internos e vedações,
II.4.2. Válvulas de Retenção
bastante exigidos.
Essas válvulas permitem a passagem do fluido em
um sentido apenas, fechando-se automaticamente
por diferença de pressões, exercidas pelo fluido
II.4.1. Válvulas de Segurança
Durante
a
operação
de
sistemas
e/ou
equipamentos sujeitos à pressão, podem surgir
em conseqüência do próprio escoamento se
houver tendência à inversão no sentido do fluxo.
pressões excessivas devido a explosões, reações
químicas, descargas de bombas, fogo externo ao
II.4.3. Válvulas de Controle
equipamento, erro operacional e podem provocar
Estas válvulas são usadas em combinação com
danos aos equipamentos, às instalações e a
instrumentos
própria vida humana.
distância por esses instrumentos para controlar a
automáticos
e
comandadas
a
vazão ou a pressão de um fluido.
O princípio de operação baseia-se no equilíbrio
entre a pressão do fluido contra o disco (conjunto)
A operação da válvula é sempre motorizada, na
e mola, o que faz da válvula um dispositivo de
maioria das vezes, por meio de um diafragma
precisão e que exige um perfeito alinhamento
sujeito à pressão de ar comprimido. Há um
entre os componentes, bem como a isenção de
instrumento automático que comanda a pressão
qualquer produto que venha comprometer sua
do ar que, por sua vez, faz variar a posição de
atuação.
abertura da válvula.
A válvula em si é quase sempre semelhante a
Esta válvula atua automaticamente, sem a
uma válvula globo. Para diminuir o esforço
assistência de fonte externa de energia, atua pela
necessário à operação e assim facilitar o controle,
pressão do fluido, descarrega uma quantidade
estas válvulas possuem, freqüentemente, dois
certificada do mesmo de maneira a impedir que a
tampões na mesma haste, que se assentam em
pressão pré determinada seja excedida, que é
duas sedes colocadas de tal maneira que a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 250 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
pressão do fluido exercida sobre um tampão
Os trocadores de placas possuem a vantagem de
contrabalance a pressão exercida sobre o outro.
serem mais compactos que os de casco e tubos.
No entanto, se os fluidos, que estão realizando a
A operação na válvula de controle é feita
troca de calor não passarem por um tratamento
geralmente pelo diafragma em um sentido (para
adequado,
abrir ou fechar) e por uma mola regulável no outro
rapidamente decaindo muito a sua performance.
as
incrustações
se
processam
sentido.
Os trocadores de cascos e tubos são mais
II.5. TROCADORES DE CALOR
Os
trocadores
de
equipamentos
fluido de trabalho, ao passo que os trocadores de
utilizados para fazer a troca térmica entre os
placas são mais utilizados para os sistemas
fluidos
auxiliares.
envolvidos.
calor
utilizados diretamente no preaquecimento do
Nos
são
ciclos
de
potência
utilizando turbina a vapor, este equipamento se
apresenta de distintas formas, pois a caldeira e o
II.6. SISTEMAS DE CONTROLE
condensador, além dos trocadores de calor
Os sistemas de controle em uma caldeira não são
utilizados para o preaquecimento da água de
simples, e pode-se monitorar a chama através de
alimentação, nos ciclos regenerativos, da caldeira
dispositivos detetores de chama de diversos tipos
e refrigeração do sistema de óleo de lubrificação,
com diferentes princípios, como ultravioleta,
são trocadores de calor com funções distintas.
infravermelho, entre outros.
Nos
ciclos
regenerativos,
pode-se
fazer
o
Já o controle da pressão do vapor pode ser feito
preaquecimento da água de alimentação da
através de pressostatos. A água de alimentação
caldeira através do vapor extraído da turbina em
também é monitorada de controle. Estes sistemas,
trocadores de calor, tanto de troca direta quanto
de forma geral, além da parte eletro-eletrônico,
de troca indireta. No entanto, estes trocadores,
são compostos de uma série de sensores e
apesar de trabalharem com um fluido com
transdutores que permitem monitorar todas estas
temperatura bem acima da atmosférica, podem ter
informações em pontos estratégicos de difícil
uma durabilidade maior quando comparados ao
acesso.
condensador, pois utilizam somente o fluido de
trabalho na troca térmica, o qual já passou por um
O sistema de controle da turbina é fundamental
tratamento
para operação segura da mesma, proporcionando
para
satisfazer
os
requisitos
operacionais da caldeira.
uma vida útil. As principais funções da unidade de
controle são:
Os trocadores de calor podem ser encontrados no
•
mercado com várias configurações. Dentre elas,
destacam-se os de casco e tubos e os de placa.
Controle da aceleração e velocidade
durante a partida da máquina;
•
Inicialização da excitação do gerador;
•
Sincronização e aplicação de carga;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 251 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
•
•
Controle de pressão tanto na entrada
pois variações na concentrações de minerais e a
quanto na saída e nas extrações quando
operação do ciclo favorecem a formação de
estas existirem;
incrustações.
Proteção contra sobre velocidade quando
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
houver rejeição de carga ou em situações
Nos ciclos de geração a vapor, as manutenções
de emergência;
preditivas
Monitoramento de equipamentos auxiliares
temperatura dos mancais da turbina e sistema de
de óleo hidráulico e óleo lubrificante;
lubrificação. Monitoramento da temperatura do
Proteção contra danos, como alta vibração
vapor
de
Acompanhamento da eficiência de troca do
rolamentos
vazamentos
de
óleo
lubrificante, altas temperaturas na saída;
•
consistem
na
entrada
no
e
monitoramento
saída
da
da
turbina.
trocador de calor.
Sistema de aquisição de dados.
III.1. BOMBAS
Quanto
à
obsolescência
tecnológica,
vale
Para
as
instalações
mais
modernas,
a
comentar que, além da utilização de novos
manutenção preditiva é realizada através do
materiais,
melhorias
acompanhamento e por meio de analise das
implementadas nos sistemas de refrigeração, os
variáveis vibração, temperatura, pressão, obtidas
sistemas de controle que permitem monitoramento
através de sistemas de aquisição de dados.
o
desenvolvimento
de
de diversas variáveis e o controle automático de
determinados parâmetros do ciclo vão ser o que
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
difere os ciclos atuais dos primeiros ciclos
As
desenvolvidos para geração de energia elétrica.
verificação de sensores transdutores utilizados no
Atualmente, com desenvolvimento da eletrônica, a
sistema de controle. Inspeções para verificação do
informática tem permitido avanços expressivos na
nível de incrustações nos equipamentos que têm
monitoração e controle dos ciclos de potência.
contato direto com fluido de trabalho.
II.7. DESAERADORES
IV.1. BOMBAS
Os desaeradores são dispositivos que têm função
Nas instalações de bombeamento, tanto para a
de remover os gases dissolvidos na água.
caldeira quanto para o condensador de uma
manutenções
preventivas
consistem
da
maneira geral, aplicam-se os procedimentos:
Estes equipamentos são robustos, não possuem
•
Inspeções diárias;
partes móveis, podem ser construídos de chapas
•
Pressões de sucção e descarga;
metálicas e funcionam como um trocador de calor
•
Indicadores de vazão;
de mistura direta dos fluidos envolvidos.
•
Vazamento de caixa de gaxetas;
•
Temperatura dos mancais;
O fluido de trabalho deve ter um tratamento
•
Sistemas de vedação.
adequado e mantido dentro do padrão exigido,
•
Inspeções mensais:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 252 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Níveis
de
vibração,
alinhamento,
temperaturas dos mancais, sistemas de
com as características especificadas, o nível de
incrustações, se estiver ocorrendo.
refrigeração e lubrificação.
•
Inspeções semi-anuais:
•
funcionamento
da
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
caixa
de
selagem
A manutenção corretiva em válvulas consiste da
sobreposta;
retirada da válvula, desmontagem da sede e
manter o nível de óleo nos mancais dos
limpeza e remoção de incrustações, troca de
rolamentos.
elementos danificados como parafusos, anéis,
•
Limpeza das válvulas, filtros e purgadores;
guia, suportes da mola.
•
Inspeção anual:
•
Revisão
•
completa
instrumentos
V.1. TROCADORES DE CALOR
A manutenção corretiva em trocadores de calor
indicadores.
consiste da remoção de incrustações através da
IV.2. VÁLVULAS
passagem
Quanto aos procedimentos, nas válvulas, este
determinados casos, esta remoção é feita através
procedimento deve ser realizado semestralmente:
de soluções próprias para remoção das carepas,
As
de
varetas
nos
tubos.
Em
•
A retirada da válvula;
sem arranhar as superfícies internas do trocador,
•
Inspeção inicial;
utilizado nos sistemas auxiliares. Troca de juntas
•
Desmontagem e revisão
•
Testes de mola ou fole;
•
Calibração e emissão do laudo;
•
Instalação.
das
placas
quando
estas
já
estiverem
deterioradas.
A manutenção corretiva no sistema de controle
consiste na troca conexões elétricas no quadro,
válvulas,
dependendo
do
regime
das
troca de termopares e transdutores danificados.
condições de operação e do meio em que se
encontram, estão sujeitas a vazamentos, à
degradação dos componentes mecânicos, com
perda parcial ou total da função devido à fadiga e
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil econômica dos equipamentos de um
ciclo térmico está relacionada com a aplicação de
materiais adequados com o regime de trabalho,
fratura dos retentores.
com execução das manutenções recomendadas e
Substituição de componentes
mecânicos do
tratamento adequado do fluido de trabalho.
comando e, em casos extremos, a troca do
equipamento.
A partir de informações obtidas através de
consultas e da literatura, estimam -se os seguintes
Esta manutenção tem como objetivo verificar o
valores.
estado geral de conservação da válvula, dos seus
componentes, como a mola, se esta se encontra
Vida útil estimada para os componentes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 253 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Trocadores de calor
25
Deaeradores
25
Caldeiras
25
Válvulas
20
Sistema de controle
25
Bombas
30
Turbina
25
REFERÊNCIAS
[1] Bazzo E, Geração de vapor.
[2] Van Wylen, G. Fundamentos da termodinâmica
clássica, 1976, 2a edição.
[3] Babcock & Wilcox, Steam its generation and
use, 1955, trirty- seventh Edition.
[4] Oliver, K. G. Industrial Boiler Management,
New York, 1989.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 254 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Estradas de Acesso
RESUMO
O leito das estradas deve estar o próximo possível
O presente trabalho aborda uma estrada de
as superfícies do terreno, prevendo-se um bom
acesso de uma central geradora, procurando
sistema de drenagem.
definir
e
Paralelamente, as características técnicas do
especificidades técnicas. Dentro desse enfoque
projeto dessa estrada podem não estar ligadas
serão
aspectos
somente a fatores técnicos econômicos, mas
conceituais básicos que norteiam o seu projeto, a
também por condicionantes políticos, sociais,
sua construção, a sua operação e a sua
estratégicos ou até mesmo por imposição dos
manutenção, buscando com isso, determinar a
órgãos ligados ao meio ambiente.
sucintamente
abordados
suas
ainda
características
alguns
sua vida útil e a respectiva taxa de depreciação. A
fixação da vida útil de qualquer pavimento de uma
Por motivos estritamente econômicos grande
estrada está intimamente ligada a fatores e
parte das estradas de acesso de uma central
características técnicas de projeto, manutenção,
geradora não é pavimentada.
uso, etc., sendo, portanto, bastante questionável.
Sendo assim, limitar-se-á a considerar esse tempo
O projeto e a construção das estradas de acesso
em 5 anos, conforme exigência mínima adotada
pavimentadas
pelo Código Civil Brasileiro.
nacionais e internacionais. Além disso, são
seguem
as
normas
técnicas
empregadas medotologias diversas, tais como,
I. INTRODUÇÃO
por
A principal finalidade de uma estrada de acesso a
Pavimentação do DNER, bem como, indicações
qualquer usina geradora de energia elétrica é
de Estudos, Boletins Técnicos, etc. de organismos
garantir o tráfego seguro e viável dos veículos e
privados ligados a fabricantes de materiais
equipamentos
componentes, dentre outros.
necessários
a
sua
operação,
exemplo,
as
contidas
no
Manual
de
mesmo em condições adversas de tempo.
Existem ainda concessionárias que elaboram seus
Paralelamente, devem apresentar boa capacidade
próprios manuais e especificações, com base, em
de suporte e boas condições de rolamento e
geral, nas normas técnicas nacionais e na
aderência.
medotologia contida no Manual de Pavimentação
do DNER.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 255 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II. TIPOS DE PAVIMENTOS
Recentemente,
Os pavimentos podem ser rígidos, flexíveis e
desenvolveram técnica similar à do concreto
semi-rígidos.
rolado, chamando-o de econocrete.
O pavimento rígido caracteriza-se por não
São inúmeros os métodos teóricos e práticos de
acompanhar
subleito,
projeto. Um dos trabalhos básicos é o método
resistindo adequadamente às tensões de tração
teórico-experimental de Westergaard, usado no
que se originam quando da passagem de veículos
dimensionamento de pavimentos rígidos. Esse
e equipamentos. Nesse caso, o representante
método baseia-se no cálculo de uma placa
mais usual é o pavimento de concreto.
submetida a um carregamento originado da
as
deformações
do
diversos
estados
americanos
passagem de um veículo e no coeficiente de
Os pavimentos flexíveis por sua vez acompanham
recalque do terreno suporte, determinando-se as
praticamente as deformações do subleito, sendo
tensões de tração no concreto. Surgiram depois
comumente
métodos análogos, mais aperfeiçoados, como os
representados
pelo
pavimento
de Sapangler, Bradbury, Kelley e Pickett, dentre
betuminoso.
outros.
Os pavimentos semi-rígidos são os representados
pelo calçamento poliédrico, placas de concreto,
O método empírico ISC, ou Índice Suporte
etc. funcionando intermediariamente entre os
Califórnia é ainda usado no dimensionamento de
pavimentos rígidos e flexíveis.
pavimentos flexíveis, tendo sido introduzido pelo
engenheiro Porter em 1929.
Alguns de seus fabricantes preconizam como
vantagens, tendo uma grande relação custo
Com
benefício, sua durabilidade ilimitada, insensível a
apareceram também programas utilizando o
derivados de petróleo, alta-resistência à abrasão e
Método dos Elementos Finitos para cálculo de
à carga de ruptura, antiderrapante, fácil remoção e
pavimentos rígidos e flexíveis. Alguns desses
reassentamento
programas consideram os materiais geotécnicos
com
reaproveitamento
total,
dispensando conservação e manutenção.
o
advento
do
uso
do
computador
que constituem as camadas e o subleito como
tendo
alternativamente
módulos
variáveis
e
O concreto rolado vem sendo empregado desde
dependentes do estado de tensão atuante, com o
1893, quando à época, foi utilizado na cidade de
pavimento podendo ser carregado ao mesmo
Bellefontaine (Ohio – EUA). No Brasil, em ruas
tempo por rodas múltiplas. Esses programas
desde 1972, como base de pavimentos revestidos
fazem ainda comparações de resultados obtidos
com asfalto, Poro Alegre, Rio Grande do Sul.
nas análises tridimensionais considerando-se a
situação de axissimetria, geralmente empregada
na grande maioria das análises de pavimentos
rodoviários.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 256 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Já as causas de acidentes em obras de arte,
Em geral, as estradas de acesso de uma usina
bueiros e pontes, podem ter origem em estudos
geradora de energia elétrica caracterizam -se por
iniciais pouco consistentes, falhas de projeto e
pouco
construção. O solapamento de parte do terreno
tráfego,
normalmente
leve,
havendo
ocasiões especiais de tráfego pesado.
adjacente a pilares e encontros também é causa
comum.
Assim, seu projeto deveria ser considerado
exclusivo, sabendo-se que grande parte das
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
estradas de acesso de uma central geradora não
A experiência do Departamento de Estradas de
é pavimentada.
Rodagem da Califórnia (EUA), por exemplo,
demonstra
com
base
em
levantamentos
III. ASPECTOS DE MANUTENÇÃO
estatísticos elaborados em diversos estados
Os principais problemas de manutenção de
americanos, que a vida útil média dos pavimentos
estradas não pavimentadas e relacionadas ao seu
de concreto atingi 25 anos, aproximadamente.
leito são os atoleiros, as deformações excessivas
do solo, superfície escorregadia, areiões, poeira
Já a Associação Brasileira de Cimento Portland -
excessiva, “costela de vaca”, esburacamento,
ABCP recomenda, no mínimo, 20 anos de tempo
rocha aflorante, etc. Com relação à drenagem
de vida útil média dos pavimentos.
pluvial, a erosão longitudinal e as voçorocas
associadas à estrada são as mais comuns e as
Como a fixação da vida útil de qualquer pavimento
mais graves ocorrências.
de uma estrada está intimamente ligada a fatores
e características técnicas de projeto, manutenção,
Já com relação às pavimentadas, pode-se citar,
uso, etc., sendo, portanto, bastante questionável,
também as deformações excessivas do solo e
limitaremos a considerar esse tempo em 5 anos,
ruptura por escorregamento interior.
conforme exigência mínima permitida pela lei.
Nos pavimentos aparecem defeitos tais como, por
REFERÊNCIAS
exemplo,
[1] Manual de Pavimentação do DNER, 1996.
fendilhamento,
deslocamento
do
revestimento, trincas, desagregação, ruptura de
camadas estruturais, etc.
[2] PITTA, Márcio Rocha, Concreto Rolado:
aplicações em pavimentação. 7.ed. São Paulo,
A ruptura dos taludes das encostas adjacentes
Associação Brasileira de Cimento Portland, 1998.
decorre não raramente pela falta de obras
32p. (ET-10).
complementares de drenagem e de proteção dos
taludes.
[3]
PITTA,
Márcio
Rocha,
Construção
de
pavimentos de concreto simples. 2.ed. São Paulo,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 257 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Associação Brasileira de Cimento Portland, 1989.
Associação Brasileira de Cimento Portland, 1990.
105p. ilust. 30cm. (ET - 81).
40p. ilust. 30cm. (ET - 14).
[4] PITTA, Márcio Rocha, Dimensionamento dos
pavimentos
de
concreto.
9.ed.
São
Paulo,
Estrutura (Poste, Torre) (Sistema de Distribuição)
RESUMO
uma vida útil variável e depende das condições de
Os postes e torres aplicados no sistema de
clima da região, os postes injetados devem durar
distribuição são elementos indispensáveis na
entre 18 e 25 anos. Já os postes de concreto
construção de linhas aéreas, e podem ser de
armado têm uma vida útil maior que a dos postes
madeira, concreto armado ou metálicos, segundo
de madeira, e são hoje largamente empregados
a importância do circuito e a situação operativa da
no sistema de distribuição. Com um bom
linha. Os postes de madeira são de eucalipto
programa de manutenção preventiva estes postes
preservado e custam menos que os outros
podem durar mais de 30 anos. Por fim, as torres
materiais, porém também possuem menor vida
metálicas têm uma vida útil de mais de 40 anos,
útil. E ainda, suas dimensões são limitadas,
mas são menos utilizadas no sistema de
portanto não possuem um extenso campo de
distribuição,
aplicação.
armado
consideração, pode-se estimar uma vida útil
apresentam a vantagem de ter uma duração muito
econômica de 25 anos para as estruturas (poste,
grande, porém tem custo superior ao dos postes
torre) aplicadas no sistema de distribuição.
Os
postes
de
concreto
portanto
levando
isso
em
de madeira. Os postes de seção circular, são
fabricados por um procedimento de centrifugação,
I. INTRODUÇÃO
onde em um molde apropriado são colocados a
Os postes e torres aplicados no sistema de
armadura feita com os vergalhões de aço e o
distribuição são elementos indispensáveis na
concreto, depois esse molde sofre um movimento
construção de linhas aéreas, e podem ser de
rotatório ao redor de seu eixo longitudinal, e
madeira, concreto armado ou metálicos, segundo
através do efeito da força centrífuga o concreto
a importância do circuito e a situação operativa da
será comprimido contra o molde que determina
linha.
um aumento da resistência do mesmo. Em geral
as torres metálicas são feitas por perfis laminados
As
de aço, unidos por meio de parafusos e porcas.
relacionadas são:
São aplicados em locais onde os vãos são
principais
•
normas
técnicas
brasileiras
NBR8452 – Postes de concreto armado
superiores a 150 m e que precisam de condutores
para redes de distribuição de energia
com seções maiores. Os postes de madeira têm
elétrica
-
Padronização
(02/1998):
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 258 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Padroniza postes de concreto armado, de
urbanas e rurais de distribuição de energia
seção circular ou duplo T, destinados ao
elétrica;
suporte de redes aéreas urbanas e rurais
•
•
NBR8456
–
Postes
de
eucalipto
de distribuição de energia elétrica, cujas
preservado para redes de distribuição de
condições exigíveis para fabricação e
energia elétrica (04/1984): Fixa condições
recebimento estão especificadas na NBR
exigíveis
8451;
recebimento
NBR8457
Postes
de
preparação
postes
de
e
o
eucalipto
preservados sob pressão, destinados ao
preservado para redes de distribuição de
suporte de redes aéreas de distribuição de
energia elétrica - Dimensões (04/1984):
energia elétrica.
dimensões
de
a
eucalipto
Padroniza
–
para
dos
postes
de
II. CARACTERÍSTICAS
eucalipto preservado, destinado ao suporte
•
de redes aéreas de distribuição de energia
II.1. POSTES DE MADEIRA
elétrica;
Estes postes custam menos que os outros
NBR6124 – Determinação da elasticidade,
materiais, porém também possuem menor vida
carga de ruptura, absorção de água e da
útil. E ainda, suas dimensões são limitadas,
espessura do cobrimento em postes e
portanto não possuem um extenso campo de
cruzetas de concreto armado (11/1980):
aplicação.
Prescreve método de ensaio em postes,
cruzetas, estruturas compostas e outros
Os postes são de eucalipto preservado, e
elementos acessórios de concreto armado
destinados ao suporte de redes aéreas de
destinados a suportar linhas aéreas de
distribuição de energia elétrica.
transmissão e distribuição de energia
•
•
elétrica e de comunicação, podendo ser
A parte exposta do poste, por ficar exposta ao
utilizados para iluminação;
tempo, tem maior índice de problemas na madeira
NBR6231
–
Poste
de
madeira
-
que a parte enterrada do poste. Por esta razão,
Resistência à flexão (12/1980): Fixa modo
para
aumentar
a
vida
pelo qual deve ser feito o ensaio de
empregados
resistência à flexão de postes de madeira;
tratamentos para proteção da madeira.
diversos
útil
do
poste
são
procedimentos
e
NBR8451 – Postes de concreto armado
para redes de distribuição de energia
II.2. POSTES DE CONCRETO ARMADO
elétrica - Especificação (02/1998): Fixa as
Os postes de concreto armado apresentam a
condições exigíveis para a fabricação e o
vantagem de ter uma duração muito grande,
recebimento
porém tem custo superior ao dos postes de
de
postes
de
concreto
armado, de seção circular ou duplo T,
madeira.
destinados ao suporte de redes aéreas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 259 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Atualmente se aplicam postes de concreto armado
de seção circular ou duplo T. Os postes de seção
circular, são fabricados por um procedimento de
centrifugação, onde em um molde apropriado são
colocados a armadura feita com os vergalhões de
aço e o concreto, depois esse molde sofre um
movimento rotatório ao redor de seu eixo
longitudinal, e através do efeito da força centrífuga
o concreto será comprimido contra o molde que
determina um aumento da resistência do mesmo,
veja Figura 1.
Os
postes
centrifugados
apresentam
uma
estrutura limpa e fina, por causa do contato com o
molde metálico, e permite que os postes sejam
pintados.
É importante observar a carga de peso que será
suportada por essa estrutura, do mesmo modo
Figura 1 – Poste de concreto armado
que para os postes de madeira. Quanto à fixação
no solo, é feita da mesma maneira que os postes
II.3. TORRES
de madeira.
Em geral as torres são feitas por perfis laminados
de aço, unidos por meio de parafusos e porcas.
São aplicados em locais onde os vãos são
superiores a 150 m e que precisam de condutores
com seções maiores.
As torres metálicas utilizadas no sistema de
distribuição são mais simples que as similares
utilizadas na transmissão porque estão sujeitas a
menos esforços.
Na figura 2 vê-se um exemplo deste tipo de
estrutura:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 260 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.1. INSPEÇÃO VISUAL
Deverão ser observados os seguintes pontos:
•
Numeração dos postes: o número que
estiver apagado total ou parcialmente
deverá ser identificado para ser pintado
novamente;
•
Erosão do terreno: anotar sempre que
águas servidas ou da chuva estiverem
solapando perigosamente a base do poste
ou do contraposte;
•
Poste fora de alinhamento, inclinado ou
fletido: o poste que estiver fora do
alinhamento geral da posteação, sem
Figura 2 – Torre metálica
III.
MANUTENÇÃO
motivo justificável, deverá ser corrigido,
PREDITIVA
especialmente ao longo das estradas; os
E
postes devem estar erguidos verticalmente
PREVENTIVA
e, quando fletidos, suas flechas não
No sistema de distribuição são utilizados os
deverão exceder os limites recomendados
seguintes métodos de inspeção:
pelas normas específicas;
•
Total
ou
poste-a-poste:
devem
ser
•
vistoriados todos os postes da rede ou
rachadura: os postes de madeira deverão
linha de distribuição;
•
Setorial:
devem
ser inspecionados quanto à putrefação,
ser
vistoriados
os
pouco acima e abaixo do nível do solo (±
componentes específicos da rede ou da
30 cm). Deverão ser percutidos com um
linha de distribuição, como por exemplo, as
•
Poste com base deteriorada ou com
martelo; quando apodrecidos, emitirão um
chaves, etc.;
ruído característico. No caso de haver
Por amostragem: deverão ser vistoriados
rachaduras
apenas alguns postes (pertencentes à
também deverão ser anotadas. Anotar
amostra pré-selecionada) do total de
também
postes instalados na rede ou linha de
combustível junto à base do poste de
distribuição.
madeira para que seja providenciado o
ou
a
fendas
presença
pronunciadas,
de
material
aceiro;
Segundo os critérios vigentes, são executados os
seguintes tipos de inspeção nas redes e linhas de
distribuição:
•
Poste com armadura exposta: os postes
de concreto com ferragem exposta podem
durar muitos anos ou necessitar de
substituição imediata, dependendo das
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 261 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
dimensões do defeito e da extensão da
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
corrosão por ferrugem;
Os postes de madeira têm uma vida útil variável e
Necessidade
de
substituição:
será
depende das condições de clima da região, os
recomendada a substituição nos casos em
postes injetados devem durar entre 18 e 25 anos.
que o poste não tiver condições de resistir
por
mais
de
um
ano
ao
defeito
apresentado.
útil maior que a dos postes de madeira, e são hoje
Para as cruzetas deverão ser verificados:
•
Já os postes de concreto armado têm uma vida
largamente
empregados
distribuição.
Com
um
no
sistema
de
bom
programa
de
Nivelamento: as cruzetas inclinadas ou
manutenção preventiva estes postes podem durar
deslocadas da posição normal por falta de
mais de 30 anos.
mão-francesa ou por outra causa deverão
ser anotadas para correção;
•
Substituição:
serão
Por fim, as torres metálicas têm uma vida útil de
substituídas
as
mais de 40 anos, mas são menos utilizadas no
cruzetas que apresentarem queimaduras
sistema de distribuição, portanto levando isso em
extensas de raios, rachaduras, lascas ou
consideração,
sinais de apodrecimento.
desenvolvimento de técnicas de fabricação de
juntamente
com
o
rápido
concreto cada vez melhores, pode-se estimar uma
Para as ferragens deverão ser verificados:
vida útil econômica de 25 anos para as estruturas
•
Pinos;
•
Mãs-francesas, olhais;
•
Parafusos, porcas e arruelas;
REFERÊNCIAS
•
Cintas;
[1] Manutenção e Operação de Sistemas de
(poste, torre) aplicadas no sistema de distribuição.
Distribuição – Volume 4. Editora Campus /
quanto:
•
À integridade;
•
À ferrugem;
•
À fixação (peças frouxas);
•
Às
condições
Eletrobrás, 1982.
que
[2] Manual de Construção de Redes – Volume 6.
favoreçam
Editora Campus / Eletrobrás, 1988.
radiointerferência.
[3] Proteção de Sistemas Aéreos de Distribuição –
III.2. INSPEÇÃO INSTRUMENTAL
Volume 2. Editora Campus / Eletrobrás, 1982.
Dentre os critérios vigentes, são os seguinte os
tipos de inspeção instrumental:
•
Inspeção de radiointerferência em mãos-
[4] G.Z. Júdez. Redes Eléctricas de Alta y Baja
Tensión. Editorial Gustavo Gili, 1965.
francesas frouxas, ferragem não aterrada e
peças enferrujadas ou corroídas.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 262 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Estrutura (Poste, Torre) (Sistema de Transmissão)
RESUMO
seu
As linhas de transmissão constituem parte de um
determina as cargas atuantes bem como a
sistema de potência que tem como objetivo
influência destas sobre a linha de transmissão, e
transportar a energia elétrica das unidades
devido
geradoras até o local de consumo. As estruturas
classificação
são os elementos de sustentação dos cabos das
comportamento
linhas de transmissão. A grande maioria das
estruturas
estruturas é formada por três tipos de materiais
estaiadas. As estruturas também sofrem processo
diferentes: aço, concreto armado e madeira. O
de corrosão, devido aos agentes atmosféricos e
aço é empregado na maioria das estruturas sendo
as correntes de fuga, que podem reduzir a vida útil
que este recebe aplicação de zinco para se
do
proteger da corrosão. O concreto é utilizado em
preditiva e preventiva devem ser aplicados a fim
linhas de fácil acesso devido sua dificuldade de
de manter as estruturas em bom estado de
transporte. A madeira é um tipo de material de
conservação, pois caso seja necessária, a
estrutura que está em desuso. As estruturas além
manutenção corretiva causará problemas para o
de sua função geral de suporte de condutores
abastecimento de energia elétrica. Sendo bem
possuem funções subsidiárias que determinam o
dimensionadas e tendo manutenção periódica,
dimensionamento.
às
solicitações
de
dois
perante
A
norma
sofridas
decorre
a
grupos
quanto
o
São
as
a
autoportantes
equipamento.
NBR5422
Métodos
carga.
e
as
de
estruturas
manutenção
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 263 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
pode-se
determinar
genericamente
que
as
destinados
estruturas possuem uma vida útil de 50 anos.
às
linhas
aéreas
de
transmissão de energia elétrica.
•
I. INTRODUÇÃO
NBR8842 – Suportes metálicos treliçados
para linhas de transmissão – Resistência
de
ao carregamento (04/1985): Prescreve
sustentação dos cabos das linhas de transmissão,
método para verificação da resistência ao
que são responsáveis pelo transporte de energia
carregamento
elétrica da geração à região de consumo. Elas são
treliçados
responsáveis pela formação do corpo de uma
transmissão de energia elétrica.
As
estruturas
linha
de
consistem
transmissão,
os
de
elementos
modo
que
sua
•
em
para
suportes
linhas
metálicos
aéreas
de
NBR8853 – Porca sextavada de segurança
suportabilidade a todos os fenômenos naturais,
para estruturas metálicas de linha de
tanto mecânicos quanto elétricos, garanta uma
transmissão e subestações (08/1982):
operação confiável ao sistema.
Padroniza dimensões e características
mecânicas e de superfícies das porcas
As formas das estruturas são determinadas
principalmente pela tensão nominal de exercício e
pelas
sobrecargas
previstas.
Como
sextavadas de segurança.
•
NBR7095 – Ferragens eletrotécnicas para
fatores
linhas de transmissão e subestações de
secundários têm-se as flechas, a forma de
alta tensão (12/1981): fixa as condições
sustentação, e o diâmetro dos condutores. Em
exigíveis das ferragens eletrotécnicas,
função desses elementos é possível fixar a forma
utilizadas em linhas e subestações.
de determinar as distâncias entre condutores, a
•
NBR7876 – Linhas e equipamentos de alta
altura de seus pontos de suspensão, e a distância
tensão – Medição de radiointerferência na
deste ao aterramento da estrutura.
faixa de 0,15 à 30 MHz (04/1983):
Prescreve
As
principais
normas
técnicas
brasileiras
relacionadas são:
•
métodos
de
ensaios
necessários para a realização de medições
de tensão e de intensidade de campo de
NBR5422 – Projetos de linhas aéreas de
radiointerferência em equipamentos de alta
transmissão de energia elétrica (02/1985):
tensão e linhas, na faixa de freqüência de
Fixa princípios básicos no qual devem ser
0,15 à 30 MHz.
projetadas as linhas aéreas, de modo a
garantir níveis mínimos de segurança, e
II. CARACTERÍSTICAS
perturbações em instalações próximas.
•
NBR8850
–
Execução
metálicos
treliçados
de
suportes
II.1. MATERIAIS PARA ESTRUTURAS
de
Os materiais usuais na fabricação das estruturas
transmissão (05/1985): Fixa condições
das linhas de transmissão são a madeira, o
básicas para cálculo, projeto e fabricação
concreto e os metais. Para cada tipo de material,
de
há formas construtivas diferentes, podendo ser
suportes
para
metálicos
linhas
treliçados,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 264 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
utilizadas com graus de segurança equivalentes,
desde que retratem as condições que serão
A armação convencional é a que melhor se
encontradas em serviço.
adapta para as estruturas de linha de transmissão,
e em sua fabricação são empregados os
II.1.1. Madeira
processos de centrifugação e vibração.
Quando empregada em linhas de transmissão,
possui características especiais, que são capazes
Pelo
de satisfazer as exigências peculiares do serviço,
velocidade, obtêm-se peças de seção circular oca.
que são:
O movimento rotativo em torno do eixo provoca a
•
•
•
processo
de
centrifugação
de
alta
Elevada resistência mecânica flexão: as
eliminação
peças de madeira utilizadas não devem
portanto, a porosidade do concreto. As peças
ser excessivamente volumosas e devem
assim obtidas são de boa qualidade, de elevada
resistir a esforços elevados;
resistência e bem delgadas. São, porém, bastante
Boa resistência às intempéries: as peças
flexíveis requerendo cuidados especiais em seu
estruturais de madeira, quando expostas
manejo, a fim de evitar fendas capilares, através
ao tempo, não devem se fender ou trincar;
das quais a água pode penetrar e atacar a
Indeformabilidade com o decorrer do
armação.
do
excesso
d’água,
reduzindo,
tempo: as peças devem suportar torções e
•
encurtamentos desiguais em suas fibras;
A fabricação pelo processo de vibração, também
Boa resistência a microorganismo: a
chamado de convencional, possui técnica simples.
madeira deve apresentar resistência ao
Através desse processo, pode-se obter peças de
ataque de fungos e bactérias.
características excelentes, em geral mais rígidas e
ligeiramente mais espessas pra uma mesma
No Brasil, há madeiras capazes de satisfazer as
resistência que as peças centrífugas . Para esse
condições previstas, como a aroeira, candeia e
processo,
massaranduba,
quantidade dos agregados são menos críticas que
mas
devida
às
pressões
ecológicas são cada dia mais raro a sua
a
dosagem
de
argamassa
e
a
no processo anterior.
utilização.
II.1.3. Estruturas Metálicas
II.1.2. Concreto Armado
São construídas normalmente de aço-carbono
O emprego das estruturas de concreto armado
normais ou de alta resistência revestidos com
deve-se aos aços-carbono de alto ponto de
zinco (aço galvanizado), em perfilados ou tubos,
escoamento, que permite uma redução das
podendo ser obtidas as mais variadas formas e
dimensões das peças, reduzindo seus custos,
dimensões. Dada à versatilidade do aço como
aumentando
a
material de construção, podem ser fabricadas em
manutenção e melhorando o transporte e a
grandes séries. Sendo compostas de peças
instalação do equipamento.
relativamente pequenas e leves, podem ser
a
durabilidade,
diminuindo
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 265 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
transportadas com bastante facilidade a qualquer
II.3. ESFORÇOS MECÂNICOS NAS ESTRUTURAS
ponto, para sua montagem local.
A norma NBR5422, especifica as cargas atuantes,
bem como a influência destas sobre as estruturas
Quando se tem um melhor entendimento do jogo
das linhas de transmissão. São elas:
de forças envolvidas, pode-se obter grandes
reduções de peso e conseqüentemente reduções
de custo. Devem ser protegidas contra a
II.3.1. Cargas Verticais
•
tração dos condutores e pára-raios;
oxidação.
II.2. FUNÇÕES DAS ESTRUTURAS
•
Peso de acessórios de fixação dos cabos;
•
Peso próprio do suporte e eventuais
As estruturas, além de sua função geral de
suporte
dos
condutores,
possuem
também
cargas elétricas, devido ao estaiamento;
•
funções subsidiárias, cuja influência é marcante
em
seu
Componentes verticais dos esforços de
dimensionamento.
Essas
Sobrecarga de montagem, manutenção e
outros.
funções
relacionam-se ao tipo de carga que devem
II.3.2. Cargas Horizontais Transversais
•
suportar.
Ação do vento sobre o cabo e respectivo
acessório de fixação;
Estrutura
de
suspensão:
São
estruturas
•
adequadas para suportar todos os tipos de
esforços em condições de operação. São os tipos
Ação do vento sobre suporte, na direção
normal à linha;
•
de estruturas mais utilizadas.
Componentes
horizontais,
transversais,
dos esforços de tração dos cabos, e
eventuais esforços horizontais introduzidos
Estrutura de ancoragem: São estruturas de fim de
pelo estaiamento.
linha com reforço adicional, pois estas devem ser
pontos de sustentação para todo o conjunto de
II.3.3. Cargas Horizontais Longitudinais
•
torres.
Componentes horizontais longitudinais dos
esforços dos cabos e eventuais esforços
Estrutura para ângulo: São estruturas adequadas
para mudança de direção das linhas.
produzidos pelo estaiamento;
•
Ação do vento sobre o suporte na direção
da linha.
Estrutura de derivação: São adequadas para fazer
Têm-se ainda cargas consideradas excepcionais,
uma derivação, sem haver necessidade de
as quais sob certas condições, os condutores
interrupção ou secionamento em um dado ponto.
devem resistir. São as cargas provocadas pelo
rompimento de um ou mais cabos, ou as cargas
resultantes devido à queda de alguma torre.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 266 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.4. RESISTÊNCIA DAS ESTRUTURAS
II.4.2. Estruturas Estaiadas
Devido às solicitações sofridas pode-se considerar
São geralmente estruturas flexíveis ou mistas
uma estrutura como uma viga vertical engastada
enrijecidas por tirantes ou estais. Os tirantes
no solo, com cargas verticais e cargas horizontais
absorvem
transversais concentradas em sua parte superior.
transmitindo-os diretamente ao solo através de
As cargas horizontais, que provocam momentos
âncoras. Outra parte dos esforços é transmitida
elevados devem ser analisadas cuidadosamente.
axialmente pela estrutura. Os tirantes são, em
Desta maneira decorre a classificação em dois
geral,
grupos, quanto ao seu comportamento perante
galvanizados.
partes
dos
construídos
esforços
com
cabos
horizontais,
de
aço
essas cargas.[1] [6]
II.5. CORROSÃO NAS ESTRUTURAS
II.4.1. Estruturas Autoportantes
As torres de uma linha de transmissão de energia
São estruturas que transmite todos os esforços
elétrica são projetadas para atenderem a longos
diretamente para as fundações, comportando-se
períodos de operação, devendo portanto possuir
como
proteção anticorrosiva compatível com o meio.
vigas
engastadas
verdadeiras,
com
elevados momentos fletores junto à linha de solo.
Normalmente as torres são fabricadas com perfis
de aço revestidos com zinco (aço galvanizado),
As estruturas autoportantes podem ser:
•
•
Estruturas rígidas: São dimensionadas
de agressividade atmosférica e do solo, quando
para resistir aos esforços normais e
aplicada
sobrecargas, sem deformações elásticas
adequados. O revestimento é obtido através de
perceptíveis, e às cargas excepcionais
imersão em banho de zinco, e as suas principais
com deformações elásticas de menor
características
importância. São simétricas em ambas as
superficial, temperatura e composição do banho,
direções, com dimensões relativamente
tempo de imersão, velocidade de remoção da
grandes, e construídas em estruturas
peça, velocidade de resfriamento e composição
metálicas treliçadas.
do aço.[2]
dentro
dos
padrões
dependem
de
da
qualidade
preparação
Estruturas flexíveis: Resistem apenas às
cargas
•
proteção esta que atente a maioria das condições
normais
e
sem
deformações
As
torres
de
transmissão
com
fundações
perceptíveis, resistindo às sobrecargas e
metálicas constituem um sistema peculiar sob o
esforços excepcionais com deformações
aspecto de corrosão, pois estão sujeitas à
elásticas consideráveis. São simétricas em
agressividade de dois ambientes totalmente
ambas as direções.
diferentes: a atmosfera e o solo. O conhecimento
Estruturas mistas ou semi-rígidas: São
da velocidade de corrosão do aço galvanizado nos
rígidas em uma direção e flexíveis na
dois ambientes é, sem dúvida, um parâmetro
outra.
importante. Tem sido verificado na operação que
as fundações das torres estão em processo
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 267 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
bastante avançado de corrosão, quando se
as estruturas da torre que sofrem apenas o ataque
compara com as ferragens do restante da
da
estrutura. O grande desafio é retardar, ao máximo,
satisfatoriamente impedida. Em ambientes mais
o processo corrosivo das fundações, de tal modo,
ríspidos é necessária a aplicação da pintura de
que a degradação das torres seja com taxas
manutenção no caso das estruturas metálicas e
equivalentes entre as fundações e as ferragens da
da aplicação de fungicidas nas estruturas de
seção aérea. [2] [5]
madeira.
Nas estruturas de concreto a ação da corrosão
O ponto crítico de atuação da corrosão é o solo,
poderá atacar a armação fazendo com que esta
pois este cria todo um conjunto de condições
se desgaste e afete todo o conjunto da estrutura.
favoráveis. Há vários métodos de manutenção
atmosfera
a
ação
da
corrosão
é
preditiva utilizados:
Para
estruturas
de
madeira
ocorre
o
apodrecimento causado por fungos que atacam e
III.2.1. Método Visual
destroem.
localizam
É o acompanhamento do processo de corrosão
preferencialmente em fendas e junto à linha de
através de medidas de perda de peso ou
afloramento no solo, exatamente na região mais
profundidade de pite (perfuração em pontos
solicitada da estrutura.
discretos). Nas condições reais de aplicação do
Esses
fungos
material é sem dúvida a forma mais precisa e
III.
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
confiável de avaliar a agressividade de um solo e
o real estágio de corrosão no qual se encontra a
PREVENTIVA
fundação de uma torre, porém é um método muito
III.1.
MANUTENÇÃO
DEVIDO
A
ESFORÇOS
trabalhoso, pois é necessário escavar o solo junto
MECÂNICOS
aos montantes que compõe a fundação das torres
Com relação aos esforços mecânicos sofridos
de transmissão atingindo profundidades de 3,5m
pelas estruturas, a manutenção preditiva é feita
ou mais, dependendo da altura da torre sendo que
através da inspeção visual das peças da estrutura.
para isso, o número de trabalhadores é elevado e
Está é realmente necessária quando as estruturas
a mecanização é um sistema pouco utilizado
sofrerem a ação de ventos fortes, ou o
nestas tarefas, devido aos locais apresentarem
rompimento de cabos. Estes intempéries podem
dificuldades nos acessos para um trabalho
comprometer as estruturas de todo um conjunto
mecanizado ao longo das linhas de transmissão
de torres.
do sistema elétrico.
III.2. MANUTENÇÃO DEVIDO A CORROSÃO
III.2.2. Método de Medição devido à Corrosão
Independente do material utilizado, seja este aço,
Baseia-se na medição do potencial através do
concreto ou madeira, todas as estruturas estão
voltímetro, entre o montante de fundação da torre
sujeitas à degradação através da corrosão. Para
de transmissão e um eletrodo de referência
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 268 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
constituído
de
cobre/
sulfato
de
cobre
abastecimento de energia. Devido a este fator
(Cu/CuSO4), onde os valores medidos são
deve se dar maior ênfase às manutenções
associados ao estado de corrosão da fundação.
preventivas e preditivas.
Como indicação geral para o setor elétrico, onde
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
normalmente as estruturas são de aço carbono
Em geral, não há especificação da vida útil das
zincado, verifica-se que os valores potenciais,
estruturas, no qual se subentende que estes são
medidos com relação ao eletrodo Cu/CuSO4,
função do ambiente que estão submetidos, como:
variam desde –0,4V até –1,1V, dependendo do
as condições de vento, de solo e até de
estado físico do revestimento de zinco e das
vandalismo.
condições do solo. Valores fora desta faixa ou
flutuações nas leituras são indicações seguras da
Se todas as intempéries consideradas forem
presença de correntes de interferência. Potenciais
observadas no dimensionamento das linhas, e
positivos são extremamente nocivos para a
com a atual tecnologia que tem a capacidade de
estrutura metálica, uma vez que indicam a
produzir elementos mais resistentes a esforços
existência de corrente diretamente para o solo, ou
mecânicos e elétricos pode-se estimar uma vida
seja, que a estrutura encontra-se funcionando
útil econômica por volta de 50 anos para as
como anodo da célula eletrolítica, sofrendo
estruturas da linha de transmissão.
corrosão severa.
REFERÊNCIAS
Portanto a técnica de medição do potencial de
[1] R.D. Fuchs. Projetos mecânicos das linhas
corrosão tem a finalidade de verificar o estado
aéreas de transmissão. Edgard Blücher, 1982.
físico da estrutura metálica enterrada quanto à
existência ou não de um processo de corrosão
[2] J. M. da Silva, J. Friedrich. Experiência da
acentuado, isto é, se a estrutura está corroída ou
Copel na aplicação do sistema de proteção
não, para este objetivo a medição deve ser feita
catódica em linhas de transmissão convencionais.
após o isolamento dos pára-raios, e a desconexão
Anais do II Seminário Nacional de Manutenção do
do sistema de aterramento.[4]
Setor Elétrico.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
[3] F. L. Fragata. Pintura de manutenção de
A manutenção corretiva consiste na troca de uma
equipamentos elétricos e de estruturas metálicas
peça ou de todo o conjunto da estrutura, quando
– recomendação técnica. Anais do II Seminário
esta não atende mais as devidas condições
Nacional de Manutenção do Setor Elétrico.
operativas.
[4] F. R. Wojcicki. A influência das correntes de
Do caso das estruturas da linha de transmissão as
fuga (60Hz) advindas dos cabos pára-raios na
manutenções podem comprometer seriamente o
corrosão das fundações metálicas das linhas de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 269 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
transmissão AC – Tipo grelha dimensionada.
Escola Federal de Engenharia de Itajubá, 1999.
[5] M.K. Mori e F.J.S. de Siqueira. A experiência
da EPTE na inspeção de fundações de estruturas
de transmissão utilizando o método de medição
do potencial de corrosão.
[6] O. Navarro – Estruturas metálicas. Apostila do
curso de estruturas da Escola Federal de
Engenharia de Itajubá, 1985.
Estrutura da Tomada D’água
RESUMO
D’água em cerca de 50 anos de média
O presente trabalho aborda a Estrutura da
aproximada, sendo igual, portanto, ao tempo de
Tomada
vida útil econômico da própria usina.
D’água
de
uma
central
geradora,
procurando definir sucintamente alguns aspectos
conceituais básicos que norteiam o seu projeto, a
I. INTRODUÇÃO
sua construção, a sua operação e a sua
A Tomada D’água tem por finalidade captar água
manutenção, buscando, com isso, determinar a
de um rio ou reservatório, conduzindo-a ao
vida útil e a taxa de depreciação desse tipo de
sistema adutor e daí às turbinas, com o mínimo
empreendimento. Dependendo de uma série de
possível de perda de carga.
condicionantes, tais como a topografia e a
geologia locais, além de sua forma em planta, sua
Deve preferencialmente dispor de dispositivos que
localização, se associada ou não à barragem, se
impeçam a entrada de corpos flutuantes, bem
situada nas margens, etc., é que será definido o
como,
arranjo de uma Tomada D’água. A experiência de
fechamento
diversas
necessário.
concessionárias
do
setor
elétrico
de
comportas
da
que
entrada
possibilitem
d’água,
o
quando
brasileiro aceita fixar a vida útil de uma Tomada
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 270 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Existem inúmeras alternativas de arranjo da
facilitada, visto estar menos propícia à obstrução
Estruturada
ser
das grades. A grade, estando na posição fixa,
também executada associada à barragem ou
pode ser limpa manualmente ou mecanicamente,
situada fora do seu corpo.
podendo ser ainda içada para limpeza. No caso
Tomada
D’água,
podendo
de limpeza mecânica, esta pode ser feita através
A localização e a forma em planta da Tomada
de máquina limpa-grade.
D’água são definidas por modelo reduzido ou
adequadas à situação local do rio, procurando-se
Adicionalmente, a Tomada D’água pode ser
sempre evitar distúrbios hidráulicos, tais como
protegida a montante por cerca flutuante que, em
contrações e turbilhões que possam causar
sua forma mais simples, é constituída de
perdas de carga, deposição de sedimentos em
tambores presos a cabos ancorados a blocos de
frente a sua entrada. No caso de estar localizada
concreto situados em ambas as margens de sua
fora do corpo da barragem e às margens de um
entrada. Os arranjos de estrutura da Tomada
rio, ela deve ser construída ao longo de trechos
D’água podem prever, além disso, dispositivos
retos ou do lado côncavo de trechos curvilíneos.
desarenadores compostos de comportas, câmara
Os trechos convexos são propícios à deposição
de retenção de material decantado, entre outros.
de sedimentos carreados pelo rio.
Para eventuais reparos locais a estrutura da
Além disso, quando a estrutura da Tomada
Tomada D’água pode dispor de comportas “stop-
D’água for seguida por uma adutora sob pressão,
logs”, posicionadas a montante das grades.
conduto ou túnel, a sua entrada tem de ser
dimensionada de modo a assegurar que o nível
As grades da Tomada D’água, além de serem
d’água mínimo do reservatório esteja a uma altura
dimensionadas para suportar esforços isolados ou
suficiente para evitar a entrada de ar nessa
combinados, devem também ser espaçadas
tubulação.
conforme o tipo e as dimensões físicas das
turbinas. A dimensão definitiva pode ser obtida
A Tomada D’água quando posicionada à pequena
junto ao fabricante da turbina ou conforme
profundidade fica mais exposta ao afluxo de
recomendações de livros ou manuais.
galhos, troncos e folhas de árvores, plantas
aquáticas, entre outros. Assim, a sua entrada
As grades da Tomada D’água podem estar na
deve ser protegida por grades calculadas para
posição
resistir aos impactos desses corpos flutuantes,
aproximadamente.
bem como, ao empuxo d’água variável, quando do
O valor da velocidade da água na seção da grade
entupimento parcial verificado nas barras.
não é coincidente para muitos especialistas. No
vertical
até
um
máximo
de
75°
entanto, seu valor pode alcançar até 3,5 m/s
Quando a Tomada D’água for executada em
aproximadamente.
profundidades maiores, a limpeza das barras é
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 271 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
No caso da falta de dispositivos de fechamento
exemplo, recalque da fundação, alta rigidez dos
das turbinas, as comportas são de grande valia.
elementos constituintes da estrutura de concreto,
Elas podem ser construídas de madeira, aço e de
esforços e deformações nocivos não previstos no
outros materiais. As mais comuns são as do tipo
projeto, elevado gradiente térmico, reatividade
vagão ou lagarta. No caso de uma comporta
álcali-agregado,
suportar grandes esforços, podendo ter, nesse
poluentes, entre outros.
carbonatação,
efeito
de
caso, uma seção antieconômica, ela poderá ser
Os casos de reatividade álcali-agregado (RAA)
bipartida.
encontrados no Brasil ainda são poucos, quando
O desvio temporário de um rio pode ser feito
comparados a países como os Estados Unidos,
através da própria estrutura da Tomada D’água.
3% e 50% em 1995, respectivamente.
II. MANUTENÇÃO
Infelizmente, essa degradação pode ocorrer
indistintamente em qualquer obra de concreto. Em
Os problemas civis mais comuns de uma Tomada
diferentes análises da RAA feitas recentemente no
D’água dizem respeito ao concreto de sua
Brasil não foi constatada a presença de qualquer
estrutura que, não devidamente tratado, pode
reatividade no concreto de diversas estruturas
diminuir a sua vida útil.
executadas com material pozolânico. Outras
obras, no entanto, que foram executadas sem a
Como esses problemas são inerentes a qualquer
presença
estrutura de concreto, serão abordados os mais
apresentaram evidências da RAA. Dentre essas
corriqueiros.
obras, além de estruturas de Tomada D’água,
destacam-se
de
componentes
barragens,
Casas
inibidores
de
Força,
As anomalias do concreto aparecem quase
vertedouros,
sempre na forma de rachaduras, trincas, fissuras,
forçados, entre outros. Só para se ter uma idéia
etc., seguidas ou não de infiltrações d’água.
da gravidade desse problema, cita-se,
Algumas causas da deterioração do concreto são
exemplo, a Casa de Força da usina de Moxotó,
muitas vezes de difícil identificação, necessitando,
onde ali o concreto afetado por RAA teve como
não raramente, da intermediação de especialistas
agravantes o roçamento das pás das turbinas no
em patologia do concreto.
anel de revestimento do tubo de sucção, além de
blocos
de
apoio
de
condutos
por
inclinação do eixo das unidades geradoras,
Os comissionamentos feitos durante a entrega
inclinação das palhetas do pré-distribuidor, entre
das obras, bem como, as inspeções periódicas
outros.
podem
A carbonatação provoca a redução do valor do
revelar
falhas
de
construção
e
manutenção, respectivamente.
PH, suprimindo a barreira natural alcalina formada
pelo hidróxido de cálcio que assegura a proteção
A deterioração do concreto pode ser causada por
da armadura. Assim, as estruturas de concreto
fenômenos
que
gerais
ou
localizados,
agindo
isoladamente ou combinados, envolvendo, por
apresentam
carbonatação
têm
como
conseqüência mais provável a corrosão da
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 272 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
armadura. Nos projetos de reparação do concreto,
de 50 anos de média aproximada, sendo igual,
é necessário determinar a profundidade limite do
portanto, ao tempo de vida útil econômico da
PH.
própria usina.
A ação dos íons cloretos, advindos da penetração
REFERÊNCIAS
no concreto com os sais de descongelamento,
[1] Diversos autores, Design of Small Dams,
atmosfera marinha e/ou mesmo através do uso de
United States Department of the Interior, 1987.
aditivos à base de cloreto, pode provocar também
a corrosão da armadura. Existem ensaios que
[2] Diversos autores, Safety Evaluation of Existing
permitem determinar o teor máximo de cloretos,
Dams, United States Department of the Interior,
sendo que se aceitam valores de 0,4% e 0,2%
1987.
para concreto armado convencional e protendido,
respectivamente, tomados em relação ao peso do
cimento.
A
degradação
[3] Schreiber, Gerhard Paul, São Paulo, Edgard
Blücher, Rio de Janeiro, Engevix, 1977.
das
estruturas
de
concreto,
caracterizadas como falhas de manutenção e/ou
pós-construção, pode resultar numa provável
[4] Diversos autores, Verificação da Existência da
Reação Álcali-Agregado no Concreto da UHE
ruína parcial ou total, caso não tratada a tempo e
Barra Bonita, Anais do XXII Seminário Nacional de
com critério técnico.
Grandes Barragens, 1997.
Além das inspeções programadas, a estrutura da
[5] Diversos autores, Simpósio Sobre Reatividade
Tomada D’água deve ser vistoriada sempre que
Álcali-Agregado em Estruturas de Concreto,
aparecerem anomalias, falhas de grande vulto e
Goiânia, Comitê Brasileiro de Barragens – CBDB,
outros problemas.
1999.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
O tempo de vida útil da Tomada D’água está
inicialmente na dependência do bom ou mau
desempenho do seu projeto, de sua construção,
de sua operação e de sua manutenção, sejam
eles
atuando
isoladamente
ou
combinados,
refletindo, com isso, a taxa de depreciação a ser
determinada.
A experiência de diversas concessionárias do
setor elétrico brasileiro mostra que é aceitável
fixar a vida útil de uma Tomada D’água em cerca
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 273 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Estrutura Suporte de Equipamento e de Barramento
RESUMO
adequada, resiste por um tempo considerável.
A subestação elétrica constitui parte de um
São dadas as cargas mecânicas atuantes em uma
sistema de potência, concentrado em um dado
estrutura, bem como sua influência sobre a
local,
das
estrutura. As estruturas também sofrem processo
extremidades da linha de transmissão e/ou
de corrosão, devido aos agentes atmosféricos e
distribuição, com os respectivos dispositivos de
as correntes de fuga, que podem reduzir a vida útil
manobra, controle e proteção, incluindo as obras
do
civis
as
preditiva e preventiva devem ser aplicados a fim
responsáveis pela sustentação de todos os
de manter as estruturas em bom estado de
equipamentos
isoladores,
conservação, pois caso seja necessária, a
conectores, transformadores, disjuntores, TPs,
manutenção corretiva causará problemas para o
TCs, barramentos, e outros mais. As subestações,
abastecimento de energia elétrica. Sendo bem
em sua grande maioria são formadas por
dimensionadas e tendo manutenção periódica,
estruturas de concreto e aço. O concreto
pode-se
apresenta
estruturas possuem uma vida útil de 50 anos.
compreendendo
e
as
primordialmente
estruturas,
presentes
maior
que
são
como:
durabilidade,
estas
evitando
equipamento.
determinar
Métodos
de
manutenção
genericamente
que
as
manutenções. O aço, material mais utilizado, é de
fácil manejo e mais barato, e se tiver manutenção
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 274 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
I. INTRODUÇÃO
arranjos típicos configurações elétricas,
As estruturas consistem nos elementos de
tipos de carga, potências instaladas e
sustentação de equipamentos e barramentos de
tensões nominais.
uma subestação. Elas são responsáveis pela
•
NBR8853 – Porca sextavada de segurança
formação do corpo de uma subestação, de modo
para estruturas metálicas de linha de
que sua suportabilidade a todos os fenômenos
transmissão e subestações (08/1982):
naturais,
elétricos,
Padroniza dimensões e caracterís ticas
garanta uma operação confiável. As estruturas e
mecânicas e de superfícies das porcas
suas fundações correspondem a uma parcela
sextavadas de segurança.
tanto
mecânicos
quanto
considerável do custo de implementação da
•
subestação.
NBR5032 – Isoladores de porcelana ou
vidro para linhas aéreas e subestações de
alta tensão (11/1984): fixa condições
As
principais
normas
técnicas
brasileiras
exigíveis para recebimento de isoladores
de porcelana ou de vidro.
relacionadas são:
•
NBR11388
instalações
–
Sistema
subestações
Pintura
e
•
NBR5032 – Isoladores de porcelana ou
elétricas
vidro para linhas aéreas e subestações de
(12/1990): Fixa condições exigíveis aos
alta tensão – Ensaios (01/1985): prescreve
diversos esquemas de revestimento por
ensaios para recebimento de isoladores de
pintura, aplicados em superfícies metálicas
porcelana ou de vidro.
em
de
de
equipamentos
subestações
e
elétricas.
instalações
de
Aplica-se
a
II. CARACTERÍSTICAS
equipamentos e instalações abrigadas ou
•
desabrigadas, de aço-carbono zincado e
II.1. DISPOSIÇÃO DAS ESTRUTURAS
aço-cromo, e a equipamentos e estruturas
As estruturas simples usadas para suportar
novas de fábrica e manutenção nas
componentes monofásicos, como disjuntores,
dependências do usuário.
transformadores
NBR7095 – Ferragens eletrotécnicas para
isoladores, oferecem poucas alternativas de
linhas de transmissão e subestações de
variação e interessam menos que as estruturas
alta tensão e extra alta tensão (12/1981):
trifásicas,que são mais complexas.
de
corrente
e
tensão
e
Fixa as condições exigíveis das ferragens
•
eletrotécnicas, usadas em linhas aéreas de
Estruturas no qual as pernas devem suportar os
transmissão e subestações de alta e extra
circuitos trifásicos ou componentes ocorrem na
alta tensões.
maioria dos layouts dos circuitos. Existem duas
NBR9523 - Subestações de distribuição
configurações básicas, a pi e a trave, que estão
(06/1995):
sendo mostrada nas figuras abaixo.[1] [6]
Classifica
subestações
de
distribuição de concessionárias de energia
elétrica, levando em conta seus projetos,
Estrutura pi:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 275 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.2.2. Aço
São construídas normalmente de aço-carbono
normais ou de alta resistência revestidos com
zinco (aço galvanizado), em perfilados ou tubos,
podendo ser obtidas as mais variadas formas e
dimensões. Dada à versatilidade do aço como
material de construção, podem ser fabricadas em
figura 1 – Disposição da estrutura pi
grandes séries. Sendo compostas de peças
relativamente pequenas e leves, podem ser
Estrutura trave:
transportadas com facilidade. Possuem excelente
resistência mecânica, tanto a esforços verticais,
quanto
a
esforços
horizontais.
Uma
outra
vantagem em relação ao conc reto é que são mais
flexíveis.
II.3. ESFORÇOS MECÂNICOS NAS ESTRUTURAS
São demonstradas as cargas atuantes, bem como
figura 2 – Disposição da estrutura trave
a influência destas sobre as estruturas das
subestações. São elas:
II.2. MATERIAIS DAS ESTRUTURAS
Concreto e aço tem sido usadas com mais
freqüência em estruturas suportes de subestação.
Cargas Verticais:
•
Peso
dos
equipamentos
que
estão
Ligas de alumínio, e em algumas circunstâncias a
acoplados na estrutura, como isoladores,
madeira, também podem ser utilizadas.[1] [2] [3]
conectores, transformadores, TPs, TCs,
disjuntores, barramentos e outros;
II.2.1. Concreto
•
Componentes verticais dos esforços de
tração dos condutores e pára-raios;
Em subestações são utilizadas estruturas de
concreto armado, com armação de aço-carbono.
•
Peso de acessórios de fixação dos cabos;
A maior vantagem das estruturas de concreto e
•
Peso próprio do suporte e eventuais
sua durabilidade, fazendo com que a necessidade
de manutenção não seja prioritária. Em relação a
cargas elétricas, devido ao estaiamento;
•
estruturas de aço, estas requisitam fundações
Sobrecarga de montagem, manutenção e
outros.
maiores, com isso o seu custo de instalação é
maior. Além disso são estruturas únicas, que ao
Cargas Horizontais Transversais:
sinal de algum problema, há dificuldade de serem
•
Ação do vento sobre o suporte;
substituídas.
•
Componentes
horizontais,
transversais,
dos esforços de tração dos cabos, e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 276 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
eventuais esforços horizontais introduzidos
conhecimento da velocidade de corrosão do aço
pelo estaiamento.
galvanizado nos dois ambientes é, sem dúvida,
um parâmetro importante. Tem sido verificado na
Cargas Horizontais Longitudinais:
•
•
operação que as fundações estão em processo
Componentes horizontais longitudinais dos
bastante avançado de corrosão, quando se
esforços dos cabos e eventuais esforços
compara com as ferragens do restante da
produzidos pelo estaiamento;
estrutura. O grande desafio é retardar, ao máximo,
Ação do vento sobre o suporte.
o processo corrosivo das fundações, de tal modo,
que a degradação tenha taxas equivalentes entre
Têm-se ainda cargas consideradas excepcionais,
as fundações e as ferragens da seção aérea.
as quais sob certas condições, as estruturas
devem resistir. São as cargas provocadas pelo
Nas estruturas de concreto a ação da corrosão
rompimento de um ou mais cabos, ou as cargas
poderá atacar a armação fazendo com que esta
resultantes
se desgaste e afete todo o conjunto da estrutura.
devido
a
problemas
com
outra
estrutura.
III.
II.4. CORROSÃO NAS ESTRUTURAS
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
PREVENTIVA
As subestações de energia elétrica são projetadas
para atenderem a longos períodos de operação,
III.1.
devendo portanto possuir proteção anticorrosiva
MECÂNICOS
compatível com o meio. Normalmente são
Com relação aos esforços mecânicos sofridos
fabricadas com perfis de aço revestidos com zinco
pelas estruturas, a manutenção preditiva é feita
(aço galvanizado), proteção esta que atente a
através da inspeção visual das peças da estrutura.
maioria
agressividade
Está é realmente necessária quando as estruturas
atmosférica e do solo, quando aplicada dentro dos
sofrerem a ação de ventos fortes , ou o
padrões de qualidade adequados. O revestimento
rompimento de seção. Estes intempéries podem
é obtido através de imersão em banho de zinco, e
comprometer as estruturas de todo um conjunto.
das
condições
de
MANUTENÇÃO
DEVIDO
A
ESFORÇOS
as suas principais características dependem da
preparação superficial, temperatura e composição
III.2. MANUTENÇÃO DEVIDO A CORROSÃO
do banho, tempo de imersão, velocidade de
Independente do material utilizado, seja este aço,
remoção da peça, velocidade de resfriamento e
concreto, todas as estruturas estão sujeitas à
composição do aço.
degradação
através
da
corrosão.
Para
as
estruturas que sofrem apenas o ataque da
As fundações metálicas constituem um sistema
atmosfera a ação da corrosão é satisfatoriamente
peculiar sob o aspecto de corrosão, pois estão
impedida.
sujeitas à agressividade de dois ambientes
totalmente diferentes: a atmosfera e o solo. O
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 277 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Em ambientes mais ríspidos, ou para estruturas
onde os valores medidos são associados ao
mais velhas que sofrem com a ação do tempo, é
estado de corrosão da fundação.
necessária a aplicação da pintura de manutenção,
esta sem dúvida é a forma mais eficaz de se
Como indicação geral para o setor elétrico, onde
preservar e aumentar a vida útil das estruturas
normalmente as estruturas são de aço carbono
metálicas e dos equipamentos elétricos em geral.
zincado, verifica-se que os valores potenciais,
A durabilidade de uma pintura depende de uma
medidos com relação ao eletrodo Cu/CuSO4,
série
uma
variam desde –0,4V até –1,1V, dependendo do
metodologia bem definida com relação e aplicação
estado físico do revestimento de zinco e das
do revestimento anticorrosivo. [5]
condições do solo. Valores fora desta faixa ou
de
fatores
e,
portanto
requer
flutuações nas leituras são indicações seguras da
O ponto crítico de atuação da corrosão é o solo,
presença de correntes de interferência. Potenciais
pois este cria todo um conjunto de condições
positivos são extremamente nocivos para a
favoráveis. Em caso de estrutura de subestação
estrutura metálica, uma vez que indicam a
utiliza-se o método visual para manutenção
existência de corrente diretamente para o solo, ou
preditiva.
seja, que a estrutura encontra-se funcionando
como anodo da célula eletrolítica, sofrendo
O método consiste no acompanhamento do
corrosão severa.[4]
processo de corrosão através de medidas de
perda
de
peso
ou
profundidade
de
pite
Portanto a técnica de medição do potencial de
(perfuração em pontos discretos). Nas condições
corrosão tem a finalidade de verificar o estado
reais de aplicação do material é sem dúvida a
físico da estrutura metálica enterrada quanto à
forma mais precisa e confiável de avaliar a
existência ou não de um processo de corrosão
agressividade de um solo e o real estágio de
acentuado, isto é, se a estrutura está corroída ou
corrosão no qual se encontra a fundação de uma
não, para este objetivo a medição deve ser feita
torre, porém é um método muito trabalhoso, pois é
após o isolamento dos pára-raios, e a desconexão
necessário escavar o solo junto aos montantes
do sistema de aterramento.[4]
que compõe a fundação. atingindo profundidades
de 3,5m ou mais, dependendo da altura da torre
Com relação à manutenção de isoladores, e
sendo que para isso, o número de trabalhadores é
necessário
elevado.[4]
periodicamente limpos, pois o acumulo de
observar
que
estes
devem
ser
impurezas pode ocasionar um curto-circuito fasePode-se também utilizar o método de medição
terra, fazendo com que a subestação se retire de
devido à corrosão, que se baseia na medição do
operação.
potencial através do voltímetro, entre o montante
de fundação da torre e um eletrodo de referência
constituído de cobre/ sulfato de cobre (Cu/CuSO4),
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 278 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
A manutenção corretiva consiste na troca de uma
[3] A.A. Menezes. Subestações e pátios de
peça ou de todo o conjunto da estrutura, quando
manobras de usinas hidroelétricas. Volume 2.
esta não atende mais as devidas condições
Escola Federal de Engenharia de Itajubá e
operativas.
Centrais Elétricas Brasileiras S.A., 1977.
Do caso das estruturas da subestação, as
[4] F. R. Wojcicki. A influência das correntes de
manutenções
comprometer
fuga (60Hz) advindas dos cabos pára-raios na
seriamente o abastecimento de energia. Devido a
corrosão das fundações metálicas das linhas de
este
transmissão AC – Tipo grelha dimensionada.
fator
corretivas
deve
se
podem
dar
maior
ênfase
às
manutenções preventivas e preditivas.
Escola Federal de Engenharia de Itajubá, 1999.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
[5] F. L. Fragata. Pintura de manutenção de
Em geral, não há especificação da vida útil das
equipamentos elétricos e de estruturas metálicas
estruturas, no qual se subentende que estes são
– recomendação técnica. Anais do II Seminário
função do ambiente que estão submetidos, como:
Nacional de Manutenção do Setor Elétrico.
os fenômenos naturais, as condições do solo, o
peso
dos
equipamentos
que
as
estrutura
[6] O. Navarro – Estruturas metálicas. Apostila do
curso de estruturas da Escola Federal de
suportam.
Engenharia de Itajubá, 1985.
Se todas as intempéries consideradas forem
observadas no dimensionamento das estruturas, e
com a atual tecnologia que tem a capacidade de
produzir elementos mais resistentes a esforços
mecânicos e elétricos, pode-se estimar uma vida
útil econômica por volta de 50 anos para as
estruturas
suportes
de
equipamentos
e
barramentos da subestação.
REFERÊNCIAS
[1] R.L. Giles. Layout of E.H.V Substations. IEE
Monograph, 1970.
[2] A.A. Menezes. Subestações e pátios de
manobras de usinas hidroelétricas. Volume 1.
Escola Federal de Engenharia de Itajubá e
Centrais Elétricas Brasileiras S.A., 1977.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 279 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Fibra Óptica
RESUMO
facilidade de manuseio, instalação e manutenção,
A fibra óptica é um guia de luz, de formato
proteção
cilíndrico constituído por dois materiais cristalinos
curvaturas, etc. É fundamental na instalação de
concêntricos, o núcleo e casca da fibra óptica, os
cabos de fibras ópticas a conectorização e
quais diferem quanto ao índice de refração. O
emenda das fibras, este procedimento realizado
núcleo possui um índice de refração maior que a
nas fibras difere em muito do procedimento
casca que o envolve para garantir que a luz se
realizado nos cabos metálicos, e quando mal feito
propague ao longo do núcleo pelo fenômeno da
compromete o desempenho do sistema devido às
reflexão total ou interna. Existem diversos tipos de
perdas de potência óptica que causam. A maneira
fibras em função da geometria e também do perfil
de se verificar um sistema de comunicação por
do índice de refração do núcleo, as mais usuais
fibra óptica é semelhante à aplicada em um
são: Fibra multimodo de índice degrau, fibra
sistema de cabos convencional, ou seja, verifica-
multimodo de índice gradual e fibra monomodo.
se o sinal dos dois lados, medindo-se, por
As fibras ópticas possuem diversas características
exemplo, a taxa de erros. Na manutenção
observáveis, tais como: abertura numérica, modos
preventiva dos sistemas ópticos podem ser
de propagação, dispersão, atenuação, etc. Ao se
observadas as seguintes características: potência
projetar um cabo de fibras ópticas é necessário
óptica, perda óptica, banda básica, entre outras. O
considerar alguns fatores: tipo de aplicação,
único caso de manutenção corretiva que pode
da
fibra
quanto
ao
alongamento,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 280 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
acontecer será no caso do rompimento da fibra
•
Fibra multimodo de índice gradual;
óptica. Levando isso em consideração, juntamente
•
Fibra monomodo.
com o rápido desenvolvimento de equipamentos
de medição muito mais precisos e eficientes,
Os processos de fabricação das fibras ópticas são
pode-se estimar uma vida útil econômica de 30
vários e alguns requerem equipamentos especiais
anos para as fibras ópticas.
e de grande precisão. As fibras de alta capacidade
de
transmissão,
muito
usadas
em
I. INTRODUÇÃO
telecomunicações, utilizam como matéria-prima a
As fibras ópticas surgiram em 1966, num estudo
sílica (SiO 2).
elaborado por Charles Kao e Charles Hockham,
na Inglaterra, para transmissão da luz do laser.
A primeira etapa da fabricação dessas fibras
Mas foi a partir da década de 70, que ocorreram
consiste na obtenção de um tubo chamado de
evoluções significativas no campo das fibras
preforma. Existem vários tipos de fabricação de
ópticas, com o desenvolvimento de fibras com
preforma, por exemplo: IVD (deposição interna),
baixa atenuação [1].
OVD (deposição externa) e VAD (deposição
axial). Já, a segunda e última etapa, chamada de
A fibra óptica é um guia de luz, de formato
puxamento, é igual para qualquer tipo de preforma
cilíndrico constituído por dois materiais cristalinos
e consiste no estiramento da preforma até o
concêntricos. Esses dois materiais compõem o
diâmetro que se deseja para a fibra [1].
que denomina-se de núcleo e casca da fibra
óptica, os quais diferem quanto ao índice de
Basicamente, ao se projetar um cabo de fibras
refração. O núcleo possui um índice de refração
ópticas é necessário considerar alguns fatores:
maior que a casca que o envolve para garantir
•
Tipo de aplicação;
que a luz se propague ao longo do núcleo pelo
•
Facilidade de manuseio, instalação e
fenômeno da reflexão total ou interna (lei de
manutenção;
•
Snell).
Proteção da fibra quanto ao alongamento,
compressão, torção, curvaturas, etc.;
Muitas fibras possuem uma capa protetora sobre
•
Degradação da fibra;
a casca, constituída geralmente por um polímero,
•
Não rompimento da fibra.
que tem a finalidade de proteger a fibra de
choques mecânicos sem afetar suas propriedades
Existem, atualmente, diversos tipos de cabos de
ópticas ou físicas [1] [3] [4].
fibras ópticas, todos projetados com o objetivo de
atender a diversas aplicações, sendo que estes
Existem diversos tipos de fibras em função da
variam quanto a sua estrutura e número de fibras.
geometria e também do perfil do índice de
refração do núcleo, as mais usuais são:
•
Os principais cabos encontrados atualmente são:
Fibra multimodo de índice degrau;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 281 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Cabo pára-raio com fibras ópticas OPGW
– especialmente projetado para instalação
Este tipo de procedimento torna-se necessário por
em linhas aéreas de transmissão de
motivos de capacidade limitada de produção de
energia com alta capacidade de condução
grandes lances de certos tipos de cabos, e às
de corrente elétrica em curtos -circuitos e
vezes da própria instalação que se deseja fazer
descargas atmosféricas;
[1].
Cabo óptico dielétrico para dutos –
especialmente projetado para instalação
Para que este problema seja minimizado é
subterrânea em dutos com capa externa
necessário considerar certos fatores, que são:
•
de polietileno resistente à luz solar;
•
Cabo
óptico
dielétrico
fibras, por exemplo: diâmetro do núcleo e
diretamente
da casca, abertura numérica, etc.;
enterrado – especialmente projetado para
instalação
•
subterrânea
Intrínsecos: são aqueles inerentes às
•
diretamente
Extrínsecos: são aqueles que independem
enterrada com capa externa de polietileno
das
resistente à luz solar;
exemplo:
Cabo óptico dielétrico para instalação
deslocamento
interna – especialmente projetado para uso
preparada, etc.
interno
e
para
interligação
características
das
desalinhamento
lateral,
fibras,
por
angular,
superfície
mal
de
equipamentos, protegido por uma camada
As
principais
de fios de aramida e capa de PVC.
relacionadas são:
•
normas
técnicas
brasileiras
NBR13486 – Fibras ópticas (10/1995):
É fundamental na instalação de cabos de fibras
Define termos relacionados com fibras
ópticas a conectorização e emenda das fibras,
ópticas, compreendendo conceitos gerais,
este procedimento realizado nas fibras difere em
características
muito do procedimento realizado nos cabos
características gerais da fibra óptica,
metálicos, e quando mal feitas comprometem o
características de propagação em fibra
desempenho do sistema devido às perdas de
óptica, cabos, componentes ativos e
potência óptica que causam.
passivos, fontes ópticas, detectores e
Para tal, é necessário que haja um bom
amplificadores, técnicas de medição e
alinhamento dos núcleos das fibras a serem
sistemas;
emendadas ou conectadas, para haver o melhor
•
NBR13520
de
–
Fibras
propagação,
ópticas
-
acoplamento possível entre elas. Geralmente,
Determinação da variação da atenuação
conectores são utilizados em casos onde se
óptica (10/1995): Prescreve método para a
necessita
a
determinação da variação da atenuação
equipamentos ou outros cabos diversas vezes, já
óptica em fibras ópticas tipo índice gradual
a emenda é feita quando a conexão entre cabos é
multimodo e tipo monomodo;
conectar
os
cabos
ópticos
definitiva.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 282 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
dielétrico
Assim sendo, a abertura numérica define o quanto
subterrâneo - Especificação (06/1998):
de luz incidente sobre a extremidade da fibra é
Fixa as condições mínimas exigíveis na
transmitida [1] [3] [4].
NBR14103
–
Cabo
óptico
fabricação dos cabos ópticos dielétricos
AN = sen θ = n1 − n 2
2
2
subterrâneos. Estes cabos são indicados
preferencialmente
para
n2
instalações
subterrâneas em aplicação enterradas ou
em linhas de dutos;
•
NBR14074 – Cabos pára-raios com fibras
ópticas para linhas aéreas de transmissão
(OPGW) - Especificação (12/1999): Fixa as
condições mínimas exigíeis na fabricação,
aceitação ou recebimento de cabos páraraios
com
fibras
ópticas
(OPGW),
utilizados preferencialmente em linhas
aéreas de transmissão de energia elétrica.
Os cabos pára-raios com fibras ópticas são
constituídos por uma ou mais unidades
n1
θC
Núcleo
θ
Casca
Onde: n1 é o índice de refração do núcleo;
n2 é o índice de refração da casca.
II.2. MODOS DE PROPAGAÇÃO
Os modos de propagação são os caminhos ou
trajetórias
que
os
raios
luminosos
podem
percorrer dentro da fibra. Matematicamente são
definidos pelas equações de Maxwell da teoria
eletromagnética [1] [3] [4].
ópticas protegidas e envolvidas por uma
ou mais camadas de fios metálicos.
O número de modos é definido por:
Abrange os cabos OPGW com unidades
ópticas protegidas por meio de tubo
metálico ou elemento ranhurado metálico.
II. CARACTERÍSTICAS
As fibras ópticas possuem diversas características
fundamentais que serão descritas nos próximos
itens.
M=
V2
para fibras de índice gradual
4
V2
M=
para fibras de índice degrau
2
0nde: V =
πd
AN é a freqüência normalizada;
λ
d é o diâmetro do núcleo;
λ é o comprimento de onda da luz.
II.1. ABERTURA NUMÉRICA
A abertura numérica representa o ângulo máximo
que um raio luminoso pode formar com o eixo
central da fibra, para que se propague no núcleo
pelo fenômeno de reflexão total ou interna.
II.3. FIBRA MULTIMODO DE ÍNDICE DEGRAU
Este é tipo mais simples de fibra óptica, onde
existem apenas os índices de refração do núcleo
(n1) e o índice de refração da casca (n2).
O núcleo desta fibra pode ter um diâmetro de 100
µm até aproximadamente 1000 µm, o que
representa em relação às outras fibras, um núcleo
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 283 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
grande. Isso facilita o acoplamento óptico, porém
conseqüentemente a capacidade de transmissão
essas
de informações nas fibras.
fibras
possuem
uma
atenuação
relativamente elevada e uma largura de banda
pequena, o que limita a sua utilização a
O alargamento dos pulsos é causado por três
transmissão de dados em pequenas distâncias [1].
tipos de dispersão:
•
Dispersão modal: é provocada pelos
II.4. FIBRA MULTIMODO DE ÍNDICE GRADUAL
diferentes
Essa fibra possui o núcleo formado de várias
propagação da luz e por conseqüência, o
camadas de vidro com índices de refração que
seu tempo de percurso no núcleo das
decrescem gradualmente à medida que se
fibras multimodo, não ocorrendo em fibras
afastam do centro em direção da casca. Com isso
monomodo;
haverá uma menor dispersão do sinal e uma
•
modos
(caminhos)
de
Dispersão material: ocorre em todas as
maior largura de banda, conseqüentemente uma
fibras, pois este tipo de dispersão, também
elevada capacidade de transmissão.
chamada de cromática, é conseqüência da
matéria prima da fibra e da largura
Esse tipo de fibra possui dimensão de núcleo
menor que a fibra multímodo de índice degrau, e
espectral da fonte luminosa;
•
sua banda passante atinge 1 GHz x km [1]
Dispersão
do
guia
de
onda:
mais
significativa em fibras monomodo e ocorre
em função da variação dos índices de
II.5. FIBRA MONOMODO
refração do núcleo e da casca ao longo da
Esse tipo de fibra tem o diâmetro do núcleo um
fibra, ou em função da variação do
pouco maior que o comprimento de onda, de
diâmetro do núcleo ao longo da fibra [1] [3]
forma que apenas um modo seja guiado. Desta
[4].
forma, consegue-se uma banda da ordem de 10 a
100 GHz, pois não há dispersão modal [1]
III.2. ATENUAÇÃO
Essa é uma das características mais importantes
III. CARACTERÍSTICAS DE TRANSMISSÃO
para o projeto de um sistema óptico. Ela
Além das características apresentadas no item
representa a perda de potência óptica em um
anterior, as fibras ópticas possuem diversas
determinado lance de fibra óptica e é expressa
características de transmissão, as quais limitam
por:
um projeto de um sistema óptico.
III.1. DISPERSÃO
A dispersão é o alargamento do pulso luminoso
que está sendo transmitido pela fibra, sendo que
Atenuação =
P
10
log10 S [ dB / km ]
L
PE
Onde: PS é a potência óptica de saída;
PE é a potência óptica de entrada;
L é o comprimento da fibra em km.
esse alargamento limita a banda passante e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 284 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As principais causas de atenuação das fibras
IV.
ópticas são:
PREVENTIVA
•
•
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
Espalhamento: é causado por imperfeições
A maneira de se verificar um sistema de
(de dimensões inferiores ao comprimento
comunicação por fibra óptica é semelhante à
de onda da luz) da estrutura da fibra e se
maneira de se verificar um sistema de cabos
caracteriza pelo desvio da luz em várias
convencional, ou seja, verifica-se o sinal dos dois
direções;
lados, medindo-se, por exemplo, a taxa de erros
Absorção: é o processo pelo qual as
[2].
impurezas na fibra absorvem parte da
energia óptica e a dissipa em forma de
-
•
Na manutenção preventiva dos sistemas ópticos
calor, sendo que o íon OH (hidroxila)
podem
constitui uma impureza difícil de ser
características:
ser
observadas
as
eliminada e que causa grande atenuação;
•
Potência óptica;
Deformações mecânicas: podem ser de
•
Perda óptica;
dois
e
•
Banda básica;
macrocurvatura. Microcurvatura é uma
•
Taxa de erro;
pequena deformação na fronteira entre o
•
Localização de falhas [3] [5].
tipos:
microcurvatura
seguintes
núcleo e a casca, pode ser causada por
qualquer força transversal aplicada na
IV.1. MÉTODO DE MEDIÇÃO DE POTÊNCIA ÓPTICA
superfície da fibra. Já, a macrocurvatura é
Os medidores de potência óptica possuem a
provocada pela curvatura da fibra na sua
seguinte configuração:
instalação [1] [3] [4].
Dispositivo
sob teste
Fibra
Adaptador
Sensor
III.3. PERDA POR REFLEXÃO FRESNEL
Quando um feixe de luz é injetado em uma fibra,
Medidor de potência óptica
Indicador
parte dele é refletido de volta para fonte luminosa.
Essa reflexão é chamada de reflexão Fresnel e
Os sensores (fotodetectores) são de dois tipos: de
ocorre em função da diferença entre os índices de
germânio ou silício, os adaptadores dependem do
refração dos meios onde ocorre a propagação da
tipo de sensor utilizado e da fibra [2].
luz.
IV.2. MÉTODO DE MEDIÇÃO DE PERDAS ÓPTICAS
Essa perda no sinal luminoso tem que ser
Existem dois métodos de medição de perdas
considerada tanto na entrada da luz na fibra,
ópticas:
como na saída [1]
•
Utilizando uma fonte de luz estabilizada e
um medidor de potência óptica, é aplicado
quando se deseja medir as perdas de uma
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 285 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
fibra num certo comprimento de onda bem
utilização do pulso de Fresnel, somente, não será
definido do espectro;
suficiente para avaliar essas falhas.
Utilizando uma fonte de luz branca e um
analisador de espectro óptico, é aplicado
Através da análise do sinal de retorno devido ao
quando se deseja medir as perdas ao
efeito de espalhamento ocorrido em diversos
longo de todo espectro óptico [2].
pontos das fibras que possuem falhas no seu
material, pode-se determinar a localização destes
IV.3. MEDIÇÃO DE BANDA BÁSICA
defeitos nas fibras [2].
Existem dois métodos de medição de banda
básica de uma fibra óptica:
•
•
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Ponto-a-ponto por varredura de freqüência:
O único caso de manutenção corretiva que pode
possui alta precisão, excelente relação
acontecer será no caso do rompimento da fibra
sinal/ruído e faixa dinâmica (até 800 MHz);
óptica.
Loop-back por varredura de freqüência:
este método permite uma avaliação visual
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
da característica de banda básica da fibra
Hoje em dia, já se dispõe de equipamentos
óptica,
para
bastante eficientes na detecção de falhas e a
comparar uma fibra óptica em teste com
localização das mesmas, o que vem colaborar em
uma que seja padrão [2].
muito
podendo
ser
utilizado
com
a
realização
de
manutenções
preventivas.
IV.4. TAXA DE ERRO
A medida de taxa de erro é um fator determinante
E ainda, houve um grande aperfeiçoamento dos
para o desempenho geral de um sistema de
métodos de fabricação das fibras ópticas o que
comunicações. Introduz-se pelo emissor uma
levou a uma aplicação maciça das mesmas no
seqüência pseudo-randômica que reproduz com
Setor Elétrico, uma vez que estas apresentam
bastante
grande confiabilidade.
fidelidade
as
condições
reais
de
operação, medindo-se a taxa de erro no lado do
receptor [2].
Levando isso em consideração, juntamente com o
rápido desenvolvimento de equipamentos de
IV.5. LOCALIZAÇÃO DE FALHAS
É freqüente a necessidade de se avaliar as
características de perda de uma fibra devido a
medição muito mais precisos e eficientes, pode-se
estimar uma vida útil econômica de 30 anos para
as fibras ópticas.
quebras ou a outros fenômenos. Existe um
considerável retorno de sinal em pontos de
ruptura, e para se medir esse sinal de retorno
utiliza-se o fenômeno de reflexão de Fresnel,
porém se a inclinação do corte for maior que 6% a
REFERÊNCIAS
[1] R. Tabini e D. Nunes. Fibras Ópticas. Editora
Érica, São Paulo. 1990.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 286 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
[2] A.W. Lima Jr. Fibras Óticas – Curso Básico de
Comunicação. Hemus Editora Ltda., São Paulo.
1994.
[3] E.A. Lacy. Fiber Optics. Prentice-Hall, 1982.
[4] C.K. Kao. Optical Fiber Technology, II. IEEE
Press, 1980.
[5] A.S. Demele e G.O. Berndt Jr. Técnicas de
Medição
de
instrumentação
fibras
e
óptica.
sistemas
Monografia,
ópticos
e
Pontifícia
Universidade Católica do Paraná, 1996.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 287 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Gerador
•
RESUMO
Enrolamento de armadura: conjunto de
O gerador síncrono, ou alternador, corresponde
bobinas onde há produção de tensão
ao tipo mais comumente utilizado nas usinas
devido ao movimento relativo entre os dois
hidrelétricas e térmicas. São conversores rotativos
elementos.
que transformam energia mecânica em elétrica,
ou vice-versa, utilizando-se dos fenômenos da
O gerador tem a velocidade de seu eixo
indução
estabelecida
e
conjugados
características
eletromagnéticos.
elétricas
e
As
construtivas
apresentadas buscam descrever a máquina como
por
uma
máquina
primária,
fornecendo energia elétrica com tensões e
correntes alternadas.
um todo, identificando melhor os pontos de
manutenção. Alguns fatores que tem influência na
II. CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
vida útil são destacados, como o aquecimento
excessivo, que causa um envelhecimento mais
II.1. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
acelerado
Seja uma espira imersa em um campo magnético
do
isolamento.
envelhecimento
do
Neste
isolamento
caso,
o
relaciona-se
uniforme, criado pelos pólos Norte e Sul.
diretamente com a vida útil do gerador. Desse
modo, a vida útil pode ser estimada como sendo
N
de 30 anos.
I. INTRODUÇÃO
S
Figura 1 – Espira imersa em um campo uniforme
Máquinas síncronas são conversores rotativos
que transformam energia mecânica em elétrica,
Pela lei de Faraday-Lenz, será induzida uma
ou vice-versa, utilizando-se dos fenômenos da
tensão nos terminais da espira dada por:
indução e conjugados eletromagnéticos. Desta
e = −N ⋅
forma, podem exercer uma ação motora ou
geradora.
dφ
dt
sendo:
N – número de espiras
Um gerador síncrono consiste essencialmente de
φ = φn .cos (ωt)
dois elementos:
•
Enrolamento
de
produzido
campo
o
campo:
onde
magnético
é
de
Desse modo, obtêm-se:
e = E max ⋅ sen( ω ⋅ t )
excitação.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 288 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
que resulta em uma força eletromotriz alternada.
A tensão gerada varia em função da velocidade
do rotor e do fluxo magnético, que por sua vez
A frequência da tensão induzida, em Hertz, será
depende da corrente de excitação – ou de campo.
dada por:
f=
p⋅n
60
II.2. TENSÔES INDUZIDAS
Devido à distribuição não senoidal de fluxo no
entreferro, a tensão induzida nos enrolamentos da
sendo:
p - pares de pólos
armadura contém harmônicos que são múltiplos
n – velocidade, em rpm.
ímpares da freqüência fundamental.
ímãs
Níveis elevados de harmônicos podem causar
permanentes. Contudo, em geral, a formação do
vibrações, ruídos, perdas no núcleo devido às
campo magnético se dá através da circulação de
altas freqüências presentes, bem como um
corrente contínua em espiras localizadas ao redor
acréscimo nas perdas por efeito Joule nos
das chamadas sapatas polares – eletroímãs. O
enrolamentos do estator.
Os
pólos
estão
representados
por
conjunto dessas espiras constitui o enrolamento
Por isso, os geradores devem ser projetados para
de campo.
fornecerem tensões com um mínimo de distorção
Em máquinas reais, ao contrário da Figura 1, tem-
harmônica.
se um circuito estático denominado enrolamento
da armadura formado por várias espiras e pólos
Dentre as medidas tomadas pode-se citar:
•
girantes. Desse modo, o enrolamento de campo
Fator de distribuição, que executa um
passa a ser alimentado através de anéis coletores
arranjo
e escovas, por uma fonte de energia elétrica
enrolamentos;
•
contínua externa à máquina.
uniforme
distribuído
dos
Fator de passo, que é a relação entre o
passo de uma bobina e o passo polar.
Dependendo da velocidade da máquina primária,
pode ser necessário o uso de mais pólos para se
II.3. ENROLAMENTOS DA ARMADURA
obter a freqüência desejada, conforme a equação
Na
anterior.
enrolamentos da armadura são ligados na
maioria
dos
geradores
trifásicos,
os
configuração estrela.
O
gerador
trifásico
é
composto
por
três
monofásicos iguais, construídos em uma mesma
máquina e defasados de 120° elétricos, de modo
a
se
obter
três
tensões
induzidas
enrolamentos defasadas de 120° entre si.
nos
As características da ligação em estrela são:
•
Como a tensão na fase é 58% da tensão
de linha nos terminais, o custo do
isolamento é reduzido. A própria bobina
tem um número de espiras reduzido de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 289 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
42% em relação a uma bobina para
•
•
•
Núcleo
da
Armadura:
montado
com
ligação delta.
chapas de aço silício de alta permanência,
Existência de neutro, que pode ser
de modo a reduzir as perdas por histerese
aterrado.
e Foucault. Na parte inferior, existem
Eliminação
de
eventuais
ranhuras no sentido vertical onde o
terceiros
enrolamento da armadura é colocado.
harmônicos das tensões de linha assim
•
como de seus múltiplos.
Enrolamentos do Estator: constituídos por
bobinas que por sua vez são formadas por
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
condutores inseridos nas ranhuras do
núcleo e conectadas, normalmente, em
estrela.
III.1. PARTES COMPONENTES
Os componentes básicos de um gerador, de uma
III.3. PARTES COMPONENTES DO ROTOR
forma geral, são:
•
Circuito
Magnético:
responsável
pela
III.3.1. Máquinas com Pólos Salientes
condução do fluxo magnético.
•
•
•
Enrolamento da Armadura (Induzido): onde
Dentre as principais partes componentes do rotor,
são induzidas tensões.
tem-se:
Enrolamento de Campo: responsável pela
Anel magnético: construído com chapas
criação do campo magnético.
lisas de aço, empilhadas e aparafusadas
Componentes Mecânicos: podem ser fixos,
juntas de modo a formar uma estrutura
para
sólida.
suportar
e
proteger
as
partes
eletromagnéticos, e rotativos, para a
•
•
•
Aranha: consiste em um cabo fundido,
transmissão de energia.
forjado
Isolamento Elétrico: composto de isolantes
conectados.
sólidos
(como
responsáveis
papel
pelo
e
nível
vernizes)
de
•
ou
soldado
com
braços
Eixo: normalmente de aço forjado, usinado
e tratado termicamente.
tensão
admissível entre as diversas partes da
máquina.
Os pólos salientes podem ser:
•
Sólidos:
apresentam
baixa
resistência
As partes fixas de um gerador são denominadas
elétrica, o que proporciona a circulação de
de estator e as partes móveis de rotor.
correntes parasitas. Desta forma, atuam
como o enrolamento gaiola de um motor
III.2. PARTES COMPONENTES DO ESTATOR
de indução quando em condições de
Basicamente, o estator divide-se em três partes:
operação assíncrona.
•
Carcaça: é a estrutura que suporta o
•
Laminados: limitam as correntes parasitas
núcleo do estator, composta por chapas e
e, em conseqüência, o seu efeito de
perfis de aço.
amortecimento.
Neste
caso,
deve-se
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 290 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
empregar um enrolamento amortecedor
IV.2. ROTOR
para a requerida estabilidade de operação.
O rotor pode ser de dois tipos:
•
Pólos
salientes:
geradores
As bobinas de cada pólo são interligadas entre si
magnéticos
de modo a formar um Norte e um Sul intercalado.
acionados
O conjunto todo compõe o enrolamento de campo.
velocidade, como as hidráulicas.
•
individuais
de
por
e
pólos
salientes,
turbinas
de
baixa
Pólos lisos: geradores com rotor em forma
Os enrolamentos amortecedores oferecem as
cilíndrica, em cuja periferia o enrolamento
seguintes características, dentre outras:
de campo é alojado em ranhuras. São
•
Redução
de
sobretensões
acionados por máquinas primárias de alta
nos
velocidade, como turbinas à vapor (ou gás)
enrolamentos de campo e do estator.
•
Mantêm
a
operação
com
ou motores de explosão como o Diesel,
carga
sendo conhecidos como turbogeradores.
assimétrica.
•
Permite a partida da máquina, como um
motor de indução.
IV.3. POSIÇÃO DO EIXO
Para geradores de médio e grande porte
III.3.2. Máquinas com Pólos Lisos
acionados por turbinas hidráulicas tem-se eixo
Na maioria dos casos, as máquinas de pólos lisos
vertical, ou eixo horizontal, para os demais casos.
possuem apenas um par de pólos. Portanto, são
máquinas muito rápidas.
IV.4. SISTEMA DE EXCITAÇÃO
Os tipos de excitação podem ser divididos em:
As forças centrífugas desenvolvidas resultam em
•
Excitratiz
Rotativa:
consiste
em
um
grandes esforços mecânicos em certas partes do
gerador de corrente contínua acionado
rotor. Por isso, o rotor possui uma estrutura do
pelo eixo do gerador, alimentando o campo
tipo monobloco, empregando-se um aço mais
através de escovas.
resistente.
•
Excitratiz
“Brushless”:
a
tensão
de
alimentação do campo é retificada por um
Os enrolamentos de campo e os amortecedores
conversor rotativo localizado no eixo da
são acomodados em ranhuras longitudinais,
máquina.
fresadas ao longo de todo o comprimento ativo do
•
Auto-Regulado: a corrente de campo é
proporcional à corrente fornecida pelo
rotor.
alternador.
IV. CLASSIFICAÇÃO DOS GERADORES
•
Excitratiz Estática: uma fonte externa de
corrente
IV.1. NÚMERO DE FASES
contínua
alimenta
o
campo
através das escovas
Podem ser geradores monofásicos ou polifásicos
– normalmente trifásicos.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 291 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
V. PERDAS
De uma maneira geral, a temperatura alcançada
As perdas na forma de energia térmica, oriundas
por uma máquina depende:
da conversão de energia mecânica em elétrica
•
Das perdas.
nos geradores, resultam em aquecimento de suas
•
Do tempo de funcionamento.
partes componentes.
•
Das condições ambientais.
Nas máquinas síncronas, as perdas podem ser
O
classificadas como:
fundamentais:
•
•
aquecimento
causa
dois
problemas
Perdas no ferro devido a fluxos parasitas e
•
Diminuição do Rendimento
principal.
•
Envelhecimento ou Deterioração – “aging”,
Perdas por efeito Joule nos enrolamentos
do isolamento.
da armadura.
•
Perdas no circuito de excitação.
No primeiro caso, a temperatura está intimamente
•
Perdas por atrito e ventilação.
ligada com as perdas no gerador. Quanto maior
•
Perdas adicionais devido à circulação de
as perdas, maior o aquecimento (ou vice-versa) e
corrente pelos enrolamentos da armadura.
menor o rendimento, limitando conseqüentemente
a potência possível de ser extraída da máquina.
VI. RENDIMENTO
O envelhecimento do isolamento por outro lado, é
O rendimento de um gerador é dado por:
função do tempo e da temperatura. Contudo,
η% =
mesmo em condições de controle excepcionais,
S ⋅ cos ϕ
S ⋅ cos ϕ + ∑ Pe
seus efeitos acumulados não estão devidamente
estabelecidos.
sendo:
S - Potência Aparente
cosϕ - Fator de Potência
Na
realidade,
pode-se
considerar
que
o
∑Pe - Perdas Totais
funcionamento em temperaturas elevadas causa
um envelhecimento mais acelerado do isolamento,
Observa-se, desta forma, que o rendimento de um
gerador
depende
fortemente
da
comparando-se com as condições normais.
situação
operacional do sistema ao qual está ligado.
Além disso, o envelhecimento do isolamento
relaciona-se diretamente com a vida útil do
gerador. A vida útil, por sua vez, pode ser definida
VII. AQUECIMENTO
A deterioração dos materiais isolantes sólidos
utilizados em máquinas elétricas deve-se à vários
fatores,
tais
como
a
umidade,
ambientes
agressivos, danos mecânicos e aquecimento
como o tempo necessário para que a força de
tração
do
isolamento
sólido
se
reduza
a
percentuais do valor original para o equipamento
novo [4].
excessivo, sendo este último mais freqüente.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 292 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Este tempo é bastante variável, pois depende dos
acúmulo de poeira que interfere na
ciclos de carga que solicitam termicamente o
ventilação
isolamento.
Dessa
forma,
é
impossível
•
Entre-ferro e Rolamentos: verificar a faixa
estabelecer um determinado número de anos
de
tolerância
como a sua expectativa de vida.
enrolamentos
de
e
±10%.
mancais
Todos
os
devem
ser
verificados, substituindo-se os defeituosos.
A norma NBR 5117/84 da ABNT define os limites
•
Rotor: verificar barras soltas ou quebradas
de temperatura para diferentes classes de
e evidências de aquecimentos locais, bem
isolamento. Acima deste limite, a vida útil do
como os anéis do coletor e conexões.
equipamento diminui.
•
Armadura: limpar as passagens de ar, e
observar se há vazamentos de óleo ao
VIII. MANUTENÇÃO PREDITIVA
longo do eixo. Verificar as condições da
Para a manutenção preditiva, pode-se citar dois
superfície, barras e mica salientes ou
casos de estudo:
excentricidade.
•
Através
do
determinadas
vibração,
monitoramento
grandezas
temperatura,
físicas
de
•
Cargas: medir as condições de carga
–
correspondente às operações a vazio,
pressão,
carga nominal e através de vários ciclos,
comportamento elétrico, etc., e aplicação
de
de técnicas de IA, são feitos diagnósticos a
mecânicas de operação.
modo
a
verificar
as
condições
respeito das várias partes componentes de
•
um hidrogerador de modo a determinar
X. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
possíveis falhas [5].
Algumas regras podem ser úteis para aumentar a
Através da utilização da análise de
vida útil de uma máquina, dentre as quais pode-se
espectro de frequência de vibração, e
destacar:
possível detectar falhas e defeitos em
•
Manter a máquina limpa;
equipamentos
•
Tipo adequado de carcaça do ambiente;
•
Manter
eletromecânicos
de
unidades geradoras hidráulicas [6].
a
máquina
propriamente
lubrificada;
IX. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
•
Manter um programa de inspeção;
Para a manutenção preventiva, deve-se atentar
•
Conhecer as cargas que os equipamentos
para os seguintes pontos:
•
Condições mecânicas: contato de partes
devem alimentar;
•
metálicas que causam barulhos e danos
no verniz de isolação percebido pelo odor.
•
Enrolamentos: verificar a resistência de
Corrigir qualquer indicação de pontos
fracos antes que o motor falhe;
•
Lembrar que a prevenção é melhor que a
cura.
isolamento, a superfície dos isolantes e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 293 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Conforme visto no item IV.3, o isolamento
representa o principal aspecto para consideração
no cálculo da vida útil. Pode-se assim, com base
nas características do isolamento, estimar a vida
útil de um gerador como sendo de 30 anos.
REFERÊNCIAS
[1] Fitzgerald, A.E., Kingsley, C.Jr. e Kusko, A.,
“Máquinas Elétricas”, Editora Mc Graw Hill do
Brasil Ltda.
[2] Almeida, A.T.L. de, ”Geradores Síncronos”.
Apostila de Máquinas Elétricas II – EFEI, 1994.
[3] Curso de Técnicas de Apoio à Siderurgia-TAS
–
Módulo
D,
“Eletrotécnica
e
Manutenção
Elétrica”.Vol II Convênio SIDERBRÁS-EFEI, 1980.
[4] Almeida, V.L. e Vieira, C.L.S.,”Correlação dos
Critérios
para
Avaliação
do
Envelhecimento
Térmico de Equipamentos Elétricos”. Xi SNPTEE,
1991, Rio de Janeiro, RJ.
[5] Azevedo, H.R.T. de, Souza, S.P.S. de,
“Diagnóstico
Precoce
de
Falhas
em
Hidrogeradores utilizando o Sistema Diahger”. II
SEMASE.
[6] Soares, E.W., Oliveira, W.L. de, Metzker, R.J.I.,
“Detecção de Falhas e
Defeitos em Unidades
Geradoras através de Análise Espectral de
Vibração”. II SEMASE.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 294 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Gerador de Vapor
RESUMO
usinas que operam utilizando a água do mar, a
Os Geradores de Vapor (GV) para instalações de
vida útil dos geradores de vapor é da ordem de 20
potência termonuclear são grandes vasos de
anos. Como exemplo temos a usina de Angra 1,
pressão onde ocorre a troca térmica entre a água
onde o gerador de vapor começou a operar a
quente a alta pressão e temperatura proveniente
1985 e será substituído em 2005. Para usinas que
do núcleo do reator (circuito primário) e o
utilizam água doce de rios ou lagos, a vida útil dos
condensado aquecido com temperatura moderada
geradores de vapor chega a alcançar 30 anos.
vindo das bombas de condensado principal do
Desta maneira, sugere-se uma vida útil para os
circuito secundário. O condensado ao atravessar
geradores de vapor de 25 anos.
o GV se evapora formando vapor saturado
praticamente seco (título mínimo de 99,25%),
I. INTRODUÇÃO
seguindo assim para a turbina a vapor de alta
Os dois reatores existentes no Brasil são de água,
pressão. Normalmente são instalados no mínimo
ou seja, o refrigerante do reator é água comum e
dois Geradores de Vapor do tipo casco-tubo
não água pesada.
vertical. É o que ocorre nas Usinas Nucleares de
Angra 1 e 2 (UNA 1 e 2) uma vez que Angra 1
No Reino Unido e França até a metade da década
conta com dois GVs e Angra 2 possui quatro
de 70 havia muitas instalações comerciais
unidades. Cada um dos seis GVs da CNAA
operando com reatores moderados por grafite e
(Central Nuclear Almirante Álvares de Azevedo)
resfriados a gás, onde a geração de calor nos
possui aproximadamente a mesma potência
elementos combustíveis é removido pelo dióxido
térmica nominal. De maneira geral, a vida útil de
de carbono e conduzido até os GVs. Os reatores
um GV varia de 8 a 10 anos a 100% de potência
resfriados a gás também foram construídos nos
integrada, isto corresponde a 70080 e 87600
Estados Unidos utilizando resfriamento a hélio. O
horas de operação ininterrupta. Embora se tenha
Canadá tinha até o início dos anos 80 reatores
notícia de unidades que chegaram a operar 15
comerciais de água pesada, utilizando dióxido de
anos sem falha, o mais comum é a faixa de 8 a 10
urânio natural como combustível.
anos. Entretanto, como as usinas nucleares não
operam de forma perfeitamente integrada, a vida
Para aplicações marítimas os reatores de água
útil econômica dos geradores de vapor é
pressurizada (PWR) têm dominado este campo de
substancialmente
aplicação, já que os reatores de água pesada, ou
considerando
as
maior,
atividades
principalmente
de
manutenção
executadas neste período de não operação. Para
regenerativos,
são
excessivamente
grandes
quanto à relação peso/potência, parâmetro crítico
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 295 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
para embarcações navais. Um Reator Nuclear de
dentro do feixe de tubos em U invertido, contendo
água pesada é regenerativo pois produz mais
comprimento aproximado de 78 quilômetros de
material fissionável do que consome.
tubos. Em seguida a água quente deixa o
equipamento pelo canal da outra extremidade
Há dois tipos de reatores de água leve:
•
(“perna fria”), sendo que uma placa de separação
Reator de Água Pressurizada (PWR), em
divide os canais das extremidades inferiores do
que o reator é resfriado por água a
GV entre seção de entrada e saída.
considerável pressão para que a média da
•
entalpia da água que deixa o reator seja
A água de alimentação entra no GV pela parte
menor que a sua entalpia de saturação.
superior do vaso (bocal da água de alimentação) e
Neste tipo de configuração á água a alta
se mistura com a água que se separa do vapor
pressão é conduzida ao vazo de pressão e
nos separadores ciclônicos. Esta água desce a
o vapor é gerado no lado de baixa pressão
estrutura cilíndrica entre o casco do GV e o
do GV.
envoltório do feixe tubular.
Reator de Água Fervente (BWR) em que a
evaporação da água se dá no reator, neste
A Tabela 1 apresenta alguns dados de projeto dos
tipo de configuração o vapor é enviado
Geradores de Vapor da Central Nuclear de Angra
diretamente para a turbina a vapor. Tem o
1 e 2 que opera com um reator de água
inconveniente
pressurizada (PWR)
do
contaminação
alto
nível
radiológica
de
dos
equipamentos principais do ciclo térmico.
Quando a água alcança o espelho de fixação dos
tubos, flui radialmente e sobe, passando através
II. CARACTERÍSTICAS
da superfície de suporte dos tubos, já que há um
A maioria dos Geradores de Vapor usados em
espaço entre as placas e o encaixe dos tubos que
instalações de potência nuclear a água leve
permite a passagem do fluxo ascendente da água
consiste de um casco montado verticalmente
do primário. Portanto a evaporação ocorre na
contendo um feixe de tubos na forma de “U”
superfície externa dos tubos, entre os feixes, uma
invertido.
vez que a mistura água-vapor é conduzida para
cima e passa através do separador ciclônico. Em
O casco consiste de duas seções distintas, uma
seguida o vapor atravessa o separador de
evaporativa contendo um feixe de tubos e a outra
umidade que faz com que as gotículas menores,
seção formada de um tambor de grande diâmetro
ainda presentes no vapor, se choquem contra as
onde o vapor é separado e drenado.
chapas
defletoras
internas
do
separador,
promevendo a secagem do vapor a níveis
Água quente e a alta pressão vinda do núcleo do
desejados.
reator flui dentro do canal (“perna quente”)
localizada na base da unidade, passando por
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 296 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Tabela 1- Parâmetros de projeto dos GVs das
de um baixo coeficiente de dilatação térmica,
Usinas Termonucleares brasileiras
resultando em um baixo diferencial de expansão
ESPECIFICAÇÃO
UNA 1
UNA 2
entre os tubos e o casco. Além disso o Inconel e o
Número de unidades
2
4
Incoloy são ligas desenvolvidas para serviços
Tipo
Tubo em U invertido
oxidantes em temperaturas elevadas. Apresentam
Materiais
Tubo
Inconel 600
Incoloy 800
Casco
Aço Inox
Aço inox
Pressão lado do
(primário), (bar, man)
tubo
173,7
156
muito boa resistência aos ácidos oxidantes
(cromatos, bicromatos, nitratos, permanganatos)
Para o Inconel a oxidação ao ar só se inicia em
temperaturas superiores a 1200 oC e até 900 oC
Temperatura de entrada
lado tubo (primário, “perna
quente”), (oC)
324,3
Temperatura de saída lado
tubo (primário, “perna fria),
(oC)
287,4
291,1
Tabela 2.
Vazão lado tubo (primário)
por GV em carga máxima,
(kg/s)
4479
4700
Tabela 2- Composição química do Inconel 600, %
Pressão lado do casco
(secundário), (bar, man)
63,7
63,5
Temperatura de saída do
vapor
(secundário)
em
carga máxima, (oC)
279,2
280,3
Temperatura de entrada da
água
de
alimentação
(secundário)
em
carga
máxima, (oC)
221,1
218
Vazão
lado
casco
(secundário) por GV em
carga máxima, (kg/s)
515
516,4
Potência Térmica nominal,
(MWTérmico)
941
945,5
Teor máximo de umidade,
(%)
0,25
0,25
Teor máximo de umidade,
(%)
0,25
0,25
326,1
sua
resistência
mecânica
é
aceitável.
A
composição química deste material é dada na
Níquel
(com
Cobalto): Carbono: 0,15 (max)
72,0(mín)
Cobre : 0,5 (max)
Cromo: 14,0 – 17,0
Silício: 0,5 (max.)
Ferro: 6,0 – 10,0
Enxofre: 0,015 (max.)
Manganês: 1,0 (max.)
Os tubos são laminados dentro das chapas
tubulares, soldados ao revestimento primário e
apoiados nas placas suportes espaçadas em
intervalos regulares.
II.2. FABRICAÇÃO E TESTES
A seleção de aços para as paredes que estão
sujeitas à pressão total do sistema é feita com
II.1. MATERIAIS
atenção especial às propriedades mecânicas
A parte interna do GV é fabricada de aço carbono
revestido
internamente
com
aço
inoxidável
requeridas,
boa
soldabilidade
e
adequada
resistência ao envelhecimento.
geralmente 18-8. Os tubos são usualmente
fabricados de liga Níquel-aço-cromo conforme
especificação SB-163 da ASME. Geralmente é
usado uma liga comercial, Inconel 600 ou Incoloy
800, sendo montados em finas placas tubulares
de aço carbono com revestimento primário de
Todas as paredes que têm a função também de
suportar cargas são sujeitas a testes destrutivos
de amostras do seu material. Além disso, são
feitos também teste ultra-sônicos para verificação
da homogeneidade do material. De acordo com as
Inconel. Estes materiais têm a vantagem adicional
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 297 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
circunstâncias, todas as conexões soldadas são
diversas pequenas aberturas para permitir a
examinadas com raios X ou ultra-som. As soldas
inspeção do espelho e do feixe tubular.
podem ser testadas também, usando-se o método
dos
líquidos
penetrantes,
que
verifica,
por
II.3. ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO
exemplo, nas soldas dos tubos no espelho do
A qualidade da água desmineralizada necessária
gerador de vapor, a existência de fissuras ou
para a alimentação do Gerador de Vapor
alguma porosidade. As soldas podem ser também
geralmente é similar àquela utilizada em caldeiras
testadas para verificação de impermeabilidade.
aquotubulares
Para garantir segurança adicional contra perda de
diferença significativa pode ser notada em
selagem entre o circuito primário e os sistemas
conseqüência do uso da liga Inconel 600, pois
convencionais do lado secundário, os tubos são
este material apresenta boa compatibilidade em
expandidos e soldados.
meio à água tanto no circuito primário quanto no
convencionais.
Contudo
uma
secundário de um GV operando junto a um reator
As únicas conexões flangeadas existentes são
PWR. Entretanto alguns problemas associado
aquelas das aberturas para inspeções.
com a presença de oxigênio dissolvido tem sido
verificado,
O lado primário do gerador de vapor é arranjado
razão
pelo
qual
limita-se
sua
consiste
do
concentração abaixo de 5 ppb.
de tal forma a evitar-se, tanto quanto possível,
locais inacessíveis nos quais haja a possibilidade
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
de deposição de produtos de fissão e de corrosão
A
ativados. As conexões para drenos são instaladas
acompanhamento da condição e/ou desempenho
nos pontos mais baixos, para possibilitar a
do
drenagem final das câmaras de entrada e saída
comportamento de parâmetros representativos da
de refrigerante.
situação do equipamento.
Os bocais de entrada de água de alimentação
A geração e transporte de produtos corrosivos no
possuem luvas térmicas, para reduzir os esforços
dreno da água de alimentação e nos sistemas de
térmicos causados por uma injeção de água fria,
condensado em uma planta de potência nuclear
sob uma condição extrema de operação ou
PWR, resulta na formação de depósitos no circuito
durante maus funcionamentos.
secundário dos GVs. Estes depósitos podem
manutenção
equipamento
preditiva
através
da
análise
do
aumentas o potencial de corrosão no material dos
As câmaras de entrada e saída do refrigerante
tubos constituídos de liga a base de níquel,
possuem
inspeções
causando restrições no fluxo e aumentando a
internas, como parte de um programa de teste em
perda de carga através das placas suportes dos
serviço. O lado secundário possui também uma
tubos, reduzindo a taxa de transferência de calor.
abertura para inspeção, semelhante à do primário.
Assim em linhas gerais a manutenção preditiva
Existem também, na carcaça, acima do espelho,
tem o objetivo de monitorar as deposições de
aberturas
para
permitir
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 298 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
materiais e os efeitos da corrosão na operação e
presença de qualquer traço de material
integridade
radioativo
do
GV,
coletando
amostras de
eventuais depósitos e propondo ações para
refrigerante
do
reator
presente no secundário;
•
reduzir este efeito nocivo.
do
Análise
química
e
radioquímica
do
condensador;
•
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
A prevenção de formação das impurezas tem a
Análise química e radioquímica da água
fervente.
finalidade de evitar a deposição de impurezas e
materiais corrosivos no circuito secundário dos GV
A associação das condições acima indica que um
que
vazamento progressivo está ocorrendo. Assim,
podem
comprometer
a
integridade
da
interface entre circuito primário e secundário.
quando um vazamento de tubo é detectado, a
instalação pode continuar a operação até que seja
A manutenção preventiva é feita através da
alcançada a limitação técnica de tubos isolados,
limpeza química do GV cuja finalidade é de retirar
que para o GV da Tabela 1 seria 20% do número
compostos insolúveis agregados na superfície de
total de tubos.
troca térmica que se acumulam devido a alta
vazão de água de alimentação durante a vida útil
Após a instalação ter sido retirada de serviço,
do GV.
segue-se os procedimentos usuais para detecção
doa tubos com vazamento que incluem a
O primeiro passo da lavagem é o jateamento com
pressurização do circuito secundário e em seguida
água quente empregnada com produtos próprios
a marcação dos tubos danificados. Após todos os
Em seguida é feito o preenchimento do CV com
tubos terem sido identificados a localização axial
água de alimentação até poucos centímetros
dos vazamentos podem ser feitos com ultra-
abaixo do espelho superior do equipamento e
sonografia
preencher o espaço restante com nitrogênio. .4
necessário para determinar a região do GV onde o
água é mantida a 93 °C e periodicamente
vazamento
analisada até as condições de equilíbrio serem
operacionais posteriores possam ser corrigidas.
ou
se
teste
“eddy
formou
current”,
para
que
Isto
é
práticas
alcançadas.
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
De maneira geral, a vida útil de um GV varia de 8
O principal problema associado aos Geradores de
a 10 anos a 100% de potência integrada, isto
Vapor é o vazamento de tubos, que pode ser
corresponde a 70080 e 87600 horas de operação
causado por ação química ou mecânica ou uma
ininterrupta. Embora se tenha notícia de unidades
combinação das duas. Há quatro métodos de
que chegaram a operar 15 anos sem falha, o mais
detecção de vazamento dos tubos de um GV:
comum é a faixa de 8 a 10 anos.
•
Medição de radiação feita no ejetor de ar
do condensador da turbina, que indicará a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 299 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Entretanto, como as usinas nucleares não operam
[4] EPRI – Eletric power Research Institute: Steam
de forma perfeitamente integrada, a vida útil
Generator Project. Statistical Analysis of Steam
econômica
Generator Tube Degradation: Additional Topics.
dos
geradores
substancialmente
considerando
as
de
maior,
vapor
é
principalmente
atividades
de
USA, 2000.
manutenção
executadas neste período de não operação. Para
[5]
SANTOS,
J.N.
Materiais
Metálicos
não
usinas que operam utilizando a água do mar, a
Ferrosos. Itajubá: Escola Federal de Engenharia
vida útil dos geradores de vapor é da ordem de 20
de Itajubá, 1991, 13p. (Notas de Aula).
anos. Como exemplo temos a usina de Angra 1,
onde o gerador de vapor começou a operar a
[6]
ELETRONUCLEAR
1985 e será substituído em 2005. Para usinas que
Refrigeração do Reator (JE) – SBOUN-UNA II/III
utilizam água doce de rios ou lagos, a vida útil dos
No
geradores de vapor chega a alcançar 30 anos.
Treinamento e Simulador (CTAS), 1998, 34 p.
0415.1.
Angra
S.A,
dos
Sistema
Reis:
Centro
de
de
Desta maneira, sugere-se uma vida útil para os
geradores de vapor de 25 anos.
[7]
FRANCO,
C.V.R.
Análise
Térmica
e
Econômica de Turbina a Gás de Ciclo Úmido.
Recentemente problemas relacionados com a
Itajubá: EFEI, 1998, 137 p. (Dissertação de
degradação do Gerador de Vapor provocou a
Mestrado em Engenharia Mecânica).
parada prematura de três instalações nucleares.
Portanto a degradação dos materiais deve ser
controlada sistematicamente para garantir a
segurança e a viabilidade econômica a bom termo
das instalações de potência nuclear.
REFERÊNCIAS
[1] BABCOCK & WILCOX. STEAM-Its Generation
and use. New York, 1975.
[2]
KAKAÇ,
S.
Boilers,
Evaporators,
and
Condenser. New York: Ed. J. Willey & Sons, 1991;
BEJAN, A. Transferência de Calor. São Paulo: Ed.
Edgard Blücher Ltda, 1996.
[3] EPRI – Eletric power Research Institute: Steam
Generator Project. Advanced Nuclear power
Iniciative. USA, 1999.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 300 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Instalações de Recreação e Lazer
RESUMO
a piscinas, quadras descobertas e campos de
O presente texto procura definir sucintamente a
futebol sua duração dependerá mais de sua
estrutura das Instalações de Recreação e Lazer
manutenção do que o próprio passar dos anos.
de uma central geradora, bem como, sua
manutenção e perspectiva de vida útil. Deve-se
I. INTRODUÇÃO
ressaltar ainda sua contínua atualização e
A construção mais usual para recreação e esporte
modernização de acordo com novos regulamentos
é em geral um ginásio coberto. Ele facilita a
e
e
prática de diferentes esportes e recreações
As
diversas, tais como, festas, bailes, reuniões, entre
práticas
esportivas,
novaslocações
de
suas
novos
esportes
modalidades.
Instalações de Recreação e Lazer podem ser
definidas
como
paisagísticos
edificações
que
procuram
e
outras, como também os esportes tradicionais.
arranjos
promover
a
O ginásio é constituído de uma construção tipo
socialização do indivíduo no meio da comunidade
galpão,
geralmente
em
estrutura
metálica,
e com seu aspecto lúdico, distencionar este
inclusive sua cobertura, com fechamento lateral.
indivíduo de sua rotina de trabalho. As instalações
devem primordialmente também promover a
Suas dimensões devem ser compatíveis com os
integração do indivíduo com o meio ambiente
esportes de salão.
tanto para um contato propriamente físico como
potencializar suas informações e sensações
O ginásio pode ser ainda dotado de um palco para
emocionais com a natureza. A importância do
apresentações
lazer na vida moderna está em parceria com a
preferencialmente, em uma de suas extremidades,
produtividade e com o bom gerenciamento
em piso mais elevado. A capacidade física para
pessoal versus empresa, visando humanizar o
acomodamento de público assistente deverá ser
relacionamento
compatível com a comunidade a que servirá.
social,
minimizando
e
e
simpósios,
localizado
harmonizando estes relacionamentos, evitando
embates, discórdias e busca de um objetivo
As especificações do acabamento do ginásio
comum. A saúde física também é de capital
poderão variar de acordo com a região brasileira
importância e o esporte e o lazer contribuem para
em
esta
disponibilidades financeiras do empreendedor.
meta.
A
vida
útil
destas
instalações
estiver
sendo
edificado,
atendo-se
às
destinadas à recreação e lazer é estimada, nos
casos de edificações, em 30 anos, tempo
Além disso, o ginásio deverá ser estudado quanto
compatível ao de edificações residenciais. Quanto
a sua ventilação e isolamento térmico, na
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 301 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
dependência da região em for construído. As
O acesso do público deverá ser particularmente
coberturas metálicas proporcionam grande troca
estudado para casos de emergência visando a
de calor entre o exterior e o interior, podendo caso
rápida saída do público em segurança.
não estudado, inviabilizar do ponto de vista de
conforto, as práticas pelas quais ele foi destinado.
A acústica será projetada com finalidade de se
evitar ecos e reverberações.
A iluminação artificial do ginásio deverá ser
projetada para aproveitar o mais possível a luz
A prática de esporte e recreação aquática é de
solar com seu eixo longitudinal locado na direção
grande importância tanto para o cultual físico
norte/sul, devendo ser projetada com cuidado
quanto para o mental. A primeira instalação que é
especial para as práticas esportivas, não se
lembrada é uma piscina, sendo facilitada pela
descuidando da locação dos refletores com
variedade de materiais de construção disponíveis.
finalidade de se evitar reflexos inconvenientes.
As piscinas podem ser olímpicas ou semi
Seus vestiários deverão ser arejados e com boa
olímpicas. Em qualquer caso devem atender tanto
iluminação,
as práticas de uso geral, como de competições.
dispondo-se
de
roupeiros
com
armários individualizados e chuveiros, em número
suficiente para os atletas.
Uma piscina olímpica deverá ter a dimensão de 50
x 25 metros e a semi olímpica 25 x 12 metros. Sua
Os equipamentos esportivos, tais como, traves,
profundidade em ambos os casos deverá ser 1,2
suportes, mastros, etc. devem ter suas bases
metros. É importante observar esta profundidade
devidamente ancoradas e fixadas de acordo com
pelo motivo de segurança, pois estas piscinas
as especificações dos fabricantes e as normas
serão também utilizadas para o aprendizado e
das entidades reguladoras de esportes. Também
para provas contra o cronômetro.
as
marcações
da
quadra
devem
ser
rigorosamente observadas para se adequar as
Os mais diversos tipos de materiais de construção
competições
das piscinas atualmente empregados oferecem
das
diversas
modalidades
esportivas.
eficiência e segurança, mas, dependendo da
região um estudo mais apurado deverá ser feito,
O local destinado a platéia poderá possuir
visando tanto seu custo inicial quanto sua
arquibancada com capacidade suficiente para os
manutenção.
assistentes esperados e condições estruturais
seguras. Deverá também ter instalações sanitárias
O
equipamento
de
tratamento
da
água
é
compatíveis com o número desses assistentes.
importantíssimo. Deverá ser compatível com a
capacidade volumétrica da piscina e com a
qualidade da água disponível para sua utilização.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 302 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A manutenção da qualidade da água deverá ser
lúdica, quanto para outros esportes de competição
feita por pessoal treinado, tendo em vista a
(pólo aquático, volei aquático e outros).
eventual transmissão de doenças diversas.
Ao lado da piscina deverá ser construída uma
O local de construção da piscina deverá ser
ducha com chuveiro de alta pressão para que os
especialmente escolhido afim de se obter um
banhistas possam retirar o excesso de suor,
perfeito insolamento, devendo distanciar-se de
evitando ainda choque térmico quando entrar na
árvores para que suas folhas não caiam na
água.
piscina, dificultando com isso sua manutenção.
A iluminação artificial da piscina, tanto dentro,
Em torno de perímetro deverá ser providenciado
como
em
piso anti-derrapante e impermeável, devendo
indispensável.
volta,
é
desejável,
mas
não
ainda ser isolada contra a entrada de animais
domésticos e crianças pequenas.
Outra instalação muito difundida é a sauna.
Existem diversos equipamentos disponíveis no
Dependendo da região, o aquecimento poderá ser
mercado e sua escolha deverá ser a critério do
estudado para sua utilização durante todas as
planejador das instalações.
estações do ano. Atualmente, o aquecimento é
feito através do uso de energia solar, tendo-se
Outra atividade muito interessante para ser
observado uma economia substancial de gastos,
proporcionada a uma comunidade é uma área de
utilizando-se para isso uma bomba de calor. Seu
pesca, vulgarmente conhecida como “pesqueiro”.
funcionamento é idêntico a de um refrigerador
doméstico, tendo seu fluxo de trabalho invertido.
Dependendo da região um simples pier de
madeira, com uma simples cobertura e uma ceva
Para a prática de saltos ornamentais utilizam-se
adequada podem oferecer horas de descontração
piscinas especialmente dimensionadas para esta
e deleite tanto para adultos quanto para crianças.
modalidade, com profundidade maior.
Não se dispondo de rios, represas ou lagoas nas
O revestimento da piscina varia conforme sua
proximidades das instalações, pode-se construir
tipologia de construção. A piscina de concreto
ainda pequenos açudes, de custos reduzidos. O
utiliza-se de cerâmica esmaltada tipo azulejo. A de
retorno poderá ser altamente compensador aos
rezina estrutural utiliza o próprio material como
usuários.
acabamento. A bolsa contenedora da piscina de
vinil é o seu próprio acabamento.
Caso seja disponibilizado alguma mata ou capão,
é recomendável a prática de atividades tanto
Podem ser utilizados também diversos acessórios
esportivas quanto voltada para estudos de
complementares tanto para uma simples atividade
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 303 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
observação e instrução a respeito do meio
possuir uma ferragem mínima, resguardando de
ambiente.
fissuramento,
em
quadros
suficientes
e
revestimento posterior.
Um varandão com churrasqueira é altamente
II. MANUTENÇÃO
desejável. O congraçamento de seres humanos é
A manutenção das instalações de recreação e
intrínseco a sua natureza biológica. O estilo desta
lazer é primordial tanto para sua utilização normal
instalação deve-se procurar um bom arejamento e
quanto a sua duração.
praticidade de sua arquitetura, e seguir o modelo
regional. Deve ter uma churrasqueira, é claro, mas
As piscinas devem ser anualmente testadas
também
quanto a sua impermeabilidade, eventuais fissuras
ter
disponibilidade
de
copa
e
armazenamento de alimentos.
e queda ou defeitos de seu revestimento. O
equipamento de tratamento da água deve ter
Uma área de recreação e lazer um campo de
manutenção preventiva e o filtro renovado o
futebol é de desejo de todos. O campo de futebol
material filtrante.
é de fácil construção, sendo o mais custoso em
quase todos os casos a sua terraplanagem. É de
No campo de futebol geralmente exige mais
bom critério escolher um local que facilite esta
cuidado é a grama que deverá ser aparada nas
obra e também tenha boa drenagem. Se for
devidas ocasiões. Esta poda é de vital para as
desejado o plantio de grama poderá ser feito
gramíneas, porque reforça seu ciclo vital. A rega
utilizando-se a grama natural da região que já está
deverá ser na estação seca com uma quantidade
aclimatada ao meio ambiente. O sentido da
de água equivalente a uma altura hipotética de
orientação deverá ser longitudinalmente norte/sul
30mm por dia. Na estação chuvosa somente se as
para evitar reflexo da luz do sol no sentido
chuvas
ataque/defesa. Para o futebol dito “society” as
necessária alguma rega, e esta em volume bem
especificações são as mesmas mas variando-se
reduzido.
se
espaçarem
em
demasia
será
as dimensões do campo.
Nas quadras a descoberto a manutenção é bem
Esportes tais como voley, peteca, basquete,
simplificada. Resume-se a eventuais lavagem do
futebol de salão, podem ser disputados em
piso, renovação das marcações e pintura de
quadras ao tempo, mas neste caso, outros
mastros, traves, suportes metálicos e alambrado,
procedimentos devem ser observados, tais como
se houver. Se houver iluminação artificial, os
o piso da quadra ter revestimento impermeável e
reflectores devem ser examinados em relação a
ante-derrapante,
seus focos e fixações.
alambrado
e
a
orientação
sempre no rumo norte/sul. A construção destas
quadras devem ser realizada sobre terraplanagem
Os varandões das churrasqueiras devem ser
bem estabilizada e drenada, com o adensamento
realizadas
em camadas e niveladas. As lajes do piso deverão
realizadas em galpões abertos, como revisão
manutenções
equivalentes
as
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 304 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
anual da cobertura e sua estrutura, verificação das
futebol sua duração dependerá mais de sua
redes hidráulica e elétrica e na churrasqueira a
manutenção do que o próprio passar dos anos.
limpeza dos braseiros e chaminés.
Nas matas ou capões, deve-se anualmente
REFERÊNCIAS
desmatar os aceiros de proteção contra incêndios
[1] Diversos autores, Design of Small Dams,
e as trilhas renovadas suas marcações.
United States Department of the Interior, 1987.
As áreas de pesca em suas instalações, apesar
[2] Diversos autores, Safety Evaluation of Existing
de serem simples, devem ser inspecionadas mais
Dams, United States Department of the Interior,
em
1987.
relação
a
sua
segurança,
evitando-se
acidentes com seus usuários. A ceva deverá ser
em quantidade compatível com a sua fauna e
sempre
sub-aquática
para
não
tornar-se
chamarisco de espécies terrestres. A pesca
deverá ser dimensionada em uma quantidade que
permita a renovação das espécies naturais ou
adicionadas, se possível com orientação de
técnicos. Durante a desova (piracema) a pesca
deve
ser
totalmente
interrompida,
este
procedimento é de importância para a renovação
dos peixes.
Nos
ginásios
cobertos
a
manutenção
das
instalações elétricas e hidráulica é de segurança,
pois trata-se de local confinado e eventualmente
com grande afluência de público. Sua cobertura,
devido ao seu pé direito bastante elevado, tornase custosa e portanto deverá ser feita de uma só
vez, procurando-se não adiar troca e conserto dos
materiais e peças.
III. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil destas instalações destinadas à
recreação e lazer é estimada, nos casos de
edificações, em mais de trinta anos, tempo
compatível ao de edificações residenciais. Quanto
a piscinas, quadras descobertas e campos de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 305 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Luminária
RESUMO
I. INTRODUÇÃO
A luminária é todo aparelho capaz de distribuir,
As luminárias são equipamentos que recebem a
filtrar e controlar a luz gerada por uma ou mais
fonte de luz artificial proveniente das lâmpadas e
fonte de luz artificial (lâmpadas) e que contenha
modificam
todos os equipamentos e acessórios necessários
luminoso produzido pela mesma.
a
distribuição
espacial
do
fluxo
para fixação e proteção destas lâmpadas. Estas
luminárias deverão possuir os seguintes requisitos
O tipo e potência da lâmpada a ser utilizada no
básicos: proporcionar suporte e conexão elétrica à
sistema de iluminação será dependente do
lâmpada ou às lâmpadas; orientação adequada do
rendimento de uma luminária, que é definido como
fluxo luminoso sobre o plano de trabalho; alto
a razão entre o fluxo luminoso (direto e indireto)
rendimento, passando ao ambiente o máximo do
fornecido pela luminária e o fluxo luminoso total
fluxo luminoso que a lâmpada emite; facilidade de
emitido pelas lâmpadas contidas na mesma.
manutenção; boa conservação do fluxo luminoso
no decorrer da utilização; manter a temperatura de
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
operação
As partes principais da luminária são descritos
da
lâmpada
dentro
dos
limites
estabelecidos; possuir uma aparência agradável.
com maior detalhamento no próximo item:
As luminárias podem ser classificados segundo os
•
Receptáculo para a fonte luminosa;
mais diversos critérios: distribuição do fluxo
•
Dispositivos para modificar a distribuição
luminoso (luminárias diretas, indiretas, semi-
espacial do fluxo luminoso emitido pela
diretas), grau de proteção contra poeira e umidade
fonte
(luminária sem proteção, proteção contra gotas de
difusores, colméias, etc.);
água, etc.), tipo de lâmpada a ser empregada
(incandescente, fluorescente, etc), finalidade da
•
A
luminosa
carcaça,
(refletores,
órgãos
refratores,
acessórios
e
de
complementação.
sua utilização (comercial, industrial, residencial,
iluminação
pública)
e
método
de
fixação
(embutida, semi-embutida, suspensa). A redução
Para cada ambiente de utilização deve-se adotar
diferentes tipos de luminárias.
na expectativa de vida da luminária se dará devido
à deterioração da pintura em função do tempo de
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
utilização. A expectativa de vida útil das luminárias
é de 15 anos.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 306 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.1. RECEPTÁCULO PARA A FONTE LUMINOSA
utilizados são os circulares, os parabólicos, os
Trata-se do elemento de fixação, que funciona
elípticos e os de formas especiais normalmente
como
assimétricos. Cada um deles possui sua aplicação
contato
elétrico
entre
o
circuito
de
alimentação externo e a lâmpada. Os mais
específica, conforme apresentado na Figura 1.
comuns são os soquetes tipo rosca. Pode-se
também encontrar soquetes tipo baioneta, de
pinos, etc. A forma do dispositivo de fixação
dependerá, exclusivamente, do tipo de lâmpada a
ser utilizada na luminária.
Geralmente as partes isolantes são feitas de
porcelana vitrificada, e as partes condutoras
deverão ser de latão, e as que possuem efeito de
mola, de bronze fosforoso. No caso da utilização
Figura 1 – Aplicação dos perfis básicos dos refletores.
de lâmpadas de descarga, cujo processo de
partida é realizado por sobretensões elevadas,
Os refletores podem ser fabricados com vidro ou
deve-se tomar um cuidado especial no isolamento
plásticos espelhados, alumínio polido, chapa de
elétrico do receptáculo.
aço esmaltada ou pintada de branco. O vidro
espelhado, apesar da alta refletância, é pouco
Além
da
resistência
à
temperatura
de
utilizado devido à sua fragilidade, ao peso elevado
funcionamento, deve-se verificar a estabilidade da
e ao custo. O alumínio polido é uma boa opção
fixação do sistema lâmpada/receptáculo quando a
pois possuem alta refletância e uma razoável
luminária estiver sujeita a intensas vibrações
resistência mecânica, peso reduzido e custo
mecânicas, o que obrigará a utilização de soquete
relativamente baixo.
do tipo antivibratório.
O polimento da chapa de alumínio poderá ser por
III.2.
DISPOSITIVOS
PARA
MODIFICAÇÃO
ESPACIAL DO FLUXO LUMINOSO EMITIDO PELA
FONTE
processo mecânico (escova rotativa), químico ou
eletroquímico. Esses dois últimos processos,
apesar de exigirem maior tecnologia na produção,
São os equipamentos que se destinam a orientar
o fluxo luminoso da lâmpada na direção desejada.
Poderão ser utilizados refletores, refratores,
difusores, prismas, lentes e colméias.
são
os
mais
indicados,
pois
proporcionam
superfícies de maior refletância. Depois de polido,
o refletor de alumínio deve ser anodizado, em sua
cor natural, o que provocará a formação sobre o
mesmo de uma camada protetora transparente
Refletor, é o dispositivo que serve para modificar a
distribuição espacial do fluxo luminoso de uma
fonte, utilizando essencialmente o fenômeno da
bastante dura. Entretanto a anodização do
alumínio provoca dois inconvenientes: baixa sua
refletância e diminui sua resistência ao calor
reflexão especular Os perfis de refletores mais
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 307 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Quanto maior a espessura da camada de
na lâmpada e nos equipamentos auxiliares anexos
anodização, maior a perda de refletância e menor
à luminária. O perfil do refletor deve ser estudado
a sua resistência à temperatura.
de tal forma que o fluxo luminoso e o calor
Muitos
dos
refletores
atuais
de
elevado
refletidos evitem a lâmpada, para não serem
rendimento são construídos usando chapas pré-
reabsorvidos pelo bulbo. Isso é especialmente
fabricadas de alumínio de alto brilho, fornecidas
importante nas lâmpadas de vapor de sódio, que
por firmas especializadas.
poderiam ter aumento excessivo na sua tensão
elétrica de arco com a conseqüente diminuição de
Outro processo de acabamento e proteção dos
sua vida útil
refletores é a cobertura vitrificada, isto é,
recobrimento superficial, através de uma película
Os refratores e lentes são dispositivos que
de sílica transparente, flexível, bastante lisa, dos
modificam a distribuição do fluxo luminoso de uma
refletores de alumínio utilizados em sistemas de
fonte utilizando o fenômeno da transmitância. Em
iluminação, tendo em vista sua proteção contra
muitas luminárias esses dispositivos têm como
agentes agressivos ambientais, além de possuir
finalidade principal a vedação da luminária,
uma maior facilidade de limpeza das peças e
protegendo os órgãos internos contra poeira,
menor adesão de contaminantes.
chuva, poluição e impactos, como no caso das
luminárias
que
utilizam
vidro
plano
frontal
Os refletores de chapa esmaltada são indicados
temperado à prova de choques térmicos e
para luminárias de facho aberto, com distribuição
mecânicos.
ampla do fluxo Luminoso e montadas em locais
onde
existam
agentes
agressivos.
São
Os refratores e lentes são feitos em vidro duro
extremamente resistentes à maioria dos agentes
temperado,
tipo
borossilicato
ou
plásticos
químicos, sendo sua pintura extremamente frágil
especiais,
para
suportarem
os
impactos
ao impacto.
mecânicos e esforços térmicos a que estarão
submetidos. Deve-se verificar sua resistência às
Os refletores de chapa pintada são os mais
radiações
ultravioletas,
baratos. Possuem uma refletância difusa e são
amarelamento e trinca. Os refratores e lentes de
utilizados especialmente na iluminação com
vidro funcionam também como eficientes filtros
lâmpadas tubulares fluorescente instalados em
protegendo o ambiente das radiações ultravioletas
locais onde não existam agentes agressivos.
emitidas
por
alguns
que
modelos
provocam
de
lâmpadas
halógenas e de iodeto metálico.
O projeto inicial do perfil dos refletores baseia-se
nos princípios e leis da ótica, devendo levar em
Os difusores são elementos translúcidos, foscos
conta, as dimensões da fonte luminosa, e verificar
ou leitosos, colocados em frente à lâmpada com a
se a área externa da luminária é suficiente para
finalidade de diminuir sua luminância, reduzindo
dissipar a potência elétrica transformada em calor
as possibilidades de ofuscamento.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 308 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
sistemas de acesso às lâmpadas, é recomendado
As
colméias
funcionam
como
refletores
a utilização de borracha de silicone.
especulares, como difusores, como defletores ou
como absorvedores de fluxo luminoso disperso,
As peças acessórias, parafusos, suportes, etc.,
quando se desejam luminárias com maior controle
poderão ser de alumínio, aço (protegido por
do facho luminoso ou em locais onde existam
galvanização
problemas de ofuscamento.
bicromatização), aço inox ou latão estanhado (em
eletrolítica
seguida
de
produtos a serem utilizados sob a ação da brisa
III.3.
CARCAÇA,
PEÇAS
DE
FIXAÇÃO
E
DE
próxima às praias marítimas).
COMPLEMENTAÇÃO
As estruturas básicas das luminárias podem ser
Deve-se evitar numa mesma luminária a utilização
fabricadas de diversos materiais. Nas luminárias
de materiais metálicos diferentes em contato
para
projeto
intimo, visto haver a possibilidade de corrosão
simplificado, a carcaça é o próprio refletor, de
eletroquímica quando a mesma é utilizada em
chapa de aço, com acabamento em tinta
ambientes úmidos, agressivos.
lâmpadas
fluorescentes,
de
esmaltada.
III.4. MANUTENÇÃO DO FLUXO LUMINOSO
Nas luminárias para uso ao tempo ou para
A iluminância obtida sobre o plano de trabalho vai
funcionar em ambientes úmidos, dá-se preferência
normalmente sendo diminuída com o tempo de
às carcaças de alumínio sob a forma de chapas e
utilização
fundição ou plásticos de engenharia (cloreto
depreciação do fluxo luminoso emitido pela
polivinílico,
luminária é devido a:
acrílico-metacrilato
de
metila,
policarbonato) devidamente estabilizados contra
•
as radiações.
Existem fortes restrições ecológicas à construção
estruturas
Depreciação
de
iluminação.
da
reflectância
Essa
e
de
luminárias
com
poliéster
de sua futura reciclagem e sua baixa durabilidade
expostas
diretamente
a
Penetração de poeira e outros agentes
contaminantes no sistema ótico;
•
reforçado com fibra de vidro devido à dificuldade
quando
sistema
transmitãncia da luminária;
•
de
do
Diminuição
do
fluxo
luminoso
das
lâmpadas durante sua vida;
•
radiações
Acúmulo de contaminantes sobre a parte
externa da lente.
externas.
Para se obter uma melhor manutenção do fluxo
No caso de luminárias herméticas, à prova d’água
luminoso das luminárias deve-se realizar os
e vapores, deve se ter cuidado com relação às
seguintes procedimentos:
juntas e gaxetas de vedação, no que tange à
resistência às intempéries, a temperatura e ao
envelhecimento.
No
caso das gaxetas dos
•
Nas
luminárias
abertas
permitir
uma
aeração suficiente para que as correntes
de convecção do ar arrastem consigo as
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 309 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
partículas de poeira, mantendo o refletor
custo da mão-de-obra de troca de uma lâmpada
mais limpo.
corresponde ao preço de diversas lâmpadas. Em
Nas luminárias fechadas utilizar filtros nos
muitos galpões industriais o acesso às luminárias
pontos de aeração que permitam a entrada
é proporcionado pelas pontes rolantes que,
de ar da luminária sem a entrada de
fazendo parte do processo de produção, não
contaminantes no sistema ótico. Para tal
estão sempre disponíveis. Daí ser recomendada a
finalidade são recomendados os filtros de
troca rápida, total da luminária, sendo sua
carvão ativado, bem mais eficientes que os
manutenção executada na oficina.
de feltro ou de metal sinterizado.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
III.5. GRAU DE PROTEÇÃO CONTRA AGENTES
A redução na expectativa de vida da luminária se
EXTERIORES
dará devido à deterioração da pintura em função
As luminárias, devem ser construídas para
do tempo de utilização. Finalmente, pode-se dizer
suportar determinadas condições de trabalho em
que a vida útil das luminárias está em torno de 15
termos de penetração de corpos estranhos,
anos.
vedação a insetos, poeiras, água e resistência a
determinados impactos e danos mecânicos. Essas
características, que dependem da utilização das
luminárias, são definidas pelo seu Grau de
REFERÊNCIAS
[1] ABNT / IEC 598 Parte1 – Luminárias requisitos
gerais e ensaios.
proteção IP (ingress protection). É dado por 3
numerais, que definem em ordem consecutiva os
graus de proteção das diversas partes do
[2] ABNT / IEC 598 Parte2 – Luminárias para
Iluminação pública - requisitos.
equipamento em relação à penetração de corpos
à líquidos e sua resistência ao impacto.
[3] Moreira, V. A. Iluminação Elétrica, Editora
Edgard Blucher Ltda, 1999.
Deve se ter um cuidado especial na especificação
de
luminárias
para
trabalho
em
ambientes
contaminados com gases, vapores, pós, poeiras e
grãos explosivos.
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Os
custos
da
manutenção
das
luminárias
corresponde numa importante parcela dos gastos
de um sistema elétrico. Em muitos casos, além
dos custos diretos de manutenção, tem-se o
indireto causado pela redução do nível de
produção. Na iluminação pública, por exemplo, o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 310 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Medidor
RESUMO
Baseando-se em índices de concessionárias e
A medição de energia elétrica é sem dúvida um
fabricantes, pode-se estimar a vida útil econômica
dos pontos mais importantes dentro do sistema
dos medidores de um modo geral como sendo de
elétrico, seja para o controle e operação do
25 anos.
próprio
sistema
ou
particularmente
e
principalmente, para o faturamento da energia
I. INTRODUÇÃO
consumida. A precisão dos equipamentos usados
Os medidores de energia elétrica podem ser
para a medição de energia elétrica torna-se
eletromecânicos
portanto
importância.
eletromecânicos se baseiam nos princípios e
Dependendo da aplicação e do custo, as
fenômenos de indução eletromagnética, enquanto
concessionárias de energia elétrica podem optar
os eletrônicos usam o processo de conversão de
por
ou
sinais analógico/digital, incluindo vários recursos
eletrônicos. Enquanto os medidores eletrônicos
tecnológicos existentes. Os medidores eletrônicos
usam o processo de conversão de sinais
possuem a grande vantagem de integrarem em
analógico/digital,
um único equipamento diversas características de
um
usar
fator
de
medidores
extrema
eletromecânicos
incluindo
vários
recursos
ou
medição,
baseiam nos princípios e fenômenos de indução
eletromecânicos possuem diversos modelos para
eletromagnética. Devido a grande diversidade de
atender a cada aplicação específica. Além disso,
recursos integrados em um mesmo equipamento
os medidores eletrônicos oferecem uma classe de
e principalmente à precisão, os medidores
precisão muito superior se comparado com os
eletrônicos acabarão por substituir o uso dos
medidores eletromecânicos. Contudo, o custo dos
medidores eletromecânicos. O custo, por ora,
medidores eletrônicos não justifica, por ora, sua
ainda é um fator limitante, principalmente para os
aplicação em pequenos consumidores, sendo
numerosos
consumidores
empregado principalmente em consumidores de
monofásicos. Apesar das diferenças existentes
grande porte, como indústrias ou pontos de
entre os medidores eletromecânicos e eletrônicos,
medição de grandes blocos de energia, como
as condições de operação e instalação são
subestações.
pequenos
que
os
Os
tecnológicos existentes, os eletromecânicos se
e
enquanto
eletrônicos.
medidores
semelhantes. O desgaste resultante que as partes
componentes dos mesmos sofrem representa um
fator
determinante
na
vida
útil
II. MEDIDOR ELETRO-MECÂNICO
desses
equipamentos. A manutenção, particularmente,
restringe-se basicamente à manutenção corretiva.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 311 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.1. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
sistema mecânico de engrenagens que
O medidor tipo indução é empregado em corrente
registra a energia elétrica consumida em
alternada para medir a energia elétrica absorvida
um mostrador.
•
por uma carga. A figura 1, a seguir, apresenta o
Imã Permanente: usado para produzir um
circuito básico de um medidor eletromecânico com
conjugado frenador ou de amortecimento
suas partes componentes.
sobre o disco.
Devido aos fenômenos eletromagnéticos, um
Bp
conjugado motor originado no disco fará com que
o mesmo gire. Este conjugado é dado por:
Disco
Cm = k ⋅ V ⋅ I ⋅ cos θ
Bc
sendo:
Bc
k – constante
V – tensão eficaz proporcional ao fluxo ϕv
Imã
I – corrente eficaz proporcional ao fluxo ϕ i
Núcleo
θ - ângulo entre a tensão e a corrente
Figura 1 – Circuito básico de um medidor
ϕv e ϕ i – fluxos de tensão e corrente
eletromecânico
As partes componentes básicas de um medidor
II.2. INFLUÊNCIAS EXTERNAS
eletromecânico são:
Dentre as principais caracteristicas externas que
•
•
•
Bobina de Potencial: bobina de alta
podem influir no funcionamento e precisão de um
indutância ligada em paralelo com a carga,
medidor eletromecânico pode-se destacar:
sendo formada por várias espiras de fio
•
Variações de temperatura ambiente
fino de cobre.
•
Variações da tensão da rede
Bobina de Corrente: possui poucas espiras
•
Variações da freqüência da rede
de fio grosso de cobre, sendo ligada em
•
Campos magnéticos externos
série com a carga.
•
Distorções na forma de onda
Núcleo: formado por lâminas justapostas,
isoladas uma das outras, de material
Estas características devem ser levadas em conta
magnético – geralmente ferro-silício, de
nos
modo a reduzir as perdas por correntes de
medidores eletromecânicos.
resultados
obtidos
da
calibração
de
Foucalt.
•
Rotor (Disco): construído com alumínio de
II.3. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
alta condutividade, com grau de liberdade
Um medidor eletromecânico possui diversas
para girar em torno de um eixo de
partes componentes, a saber:
suspensão. Neste mesmo eixo existe um
parafuso ou rosca sem-fim que aciona um
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 312 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
•
Armação: estrutura fabricada em liga de
Dependendo da aplicação e das necessidades,
alumínio-silício destinada a fixar as demais
pode ser necessário o uso de alguns acessórios
partes do medidor.
adicionais, como:
Base: recebe a fixação da armação e do
inverso do elemento móvel, originado por
Bloco de terminais: possui os terminais
inversões do fluxo de energia. Usado em
usados para a conexão dos fios de entrada
medidores de energia reativa.
•
rotação do disco em um trem de pulsos
juntamente com as bobinas de tensão (Bp)
cuja
e corrente (Bc), os eletroímãs de tensão e
velocidade angular de rotação do mesmo.
respectivamente,
conforme
•
freqüência
é
proporcional
à
Emissor de Pulsos: envia pulsos a uma
Figura 1.
taxa proporcional à velocidade de rotação
Elemento Móvel: é o rotor ou dico. Possui
do disco que são lidos para contabilizar o
algumas marcas usadas para leitura do
número de rotações do disco.
número
•
Sensor Óptico: converte o movimento de
Núcleos de Tensão e Corrente: formam,
corrente,
•
Catraca Mecânica: impede o movimento
bloco de terminais.
da rede e de saída para a instalação.
•
•
de
rotações.
O
número
de
•
Indicador de Falha de Fase: LEDs que
rotações dado pelo disco é proporcional ao
detectam a ausência de fluxo em cada
consumo.
bobina de tensão.
Freio Magnético: formado por dois imãs
permanentes que atuam magneticamente
II.4. CLASSIFICAÇÃO
sobre o disco de modo a manter a
Um medidor eletromecânico de energia pode ser
velocidade
classificado de acordo com suas características
do
mesmo
rigorosamente
proporcional à potência solicitada pela
que serão abordadas a seguir.
carga.
•
Mancais: conjunto de peças destinadas a
manter o elemento móvel em posição ideal
•
•
Medidor de Energia Ativa (kWh)
permitindo a sua rotação.
•
Medidor de Energia Reativa (kWh)
Registrador: constituído por um conjunto
disco, que aciona cilindros, indicando o
consumo de energia solicitado pela carga.
II.4.2. Número de Elementos / Fios
Divide-se em:
•
nela montada.
Tampa do Bloco de Terminais: destinada a
cobrir e proteger o bloco de terminais.
Medidores Monofásicos: possuem apenas
um elemento motor, ou disco. Usados em
Tampa Principal: tem a finalidade de cobrir
e proteger a estrutura de todas as peças
•
Divide-se em dois tipos principais:
entre os eletroímãs de corrente e tensão,
de engrenagens acopladas ao eixo do
•
II.4.1. Tipo de Energia a ser Medida
consumidores de baixo consumo.
•
Medidores Polifásicos: possuem 2 ou 3
elementos motores. Utilizados em grandes
consumidores, tais como lojas, indústrias...
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 313 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Podem ainda ser subdivididos de acordo com a
III.2. APLICAÇÕES
Os
entrada da rede.
medidores
eletrônicos
destinam-se
basicamente a duas aplicações principais:
•
II.4.3. Tipo de Ligação à Carga
Fronteira: medidores de grande precisão –
São de dois tipos principais:
•
•
classe 0.2S ou menor, instalados em
Medidores Diretos: ligados diretamente à
pontos de intercâmbio de grandes blocos
carga, medindo toda a energia consumida.
de energia, como subestações.
Medidores Indiretos: ligados através de
•
Industrial:
normalmente
medidores
de
TP´s – Transformadores de Potencial, e
precisão menor – classe 0.5S, com
TC´s – Transformadores de Corrente.
recursos mais limitados, devido ao custo.
II.4.4. Medidores Especiais
III.3. PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO
Nesta categoria, estão incluídos os medidores de
A medição eletrônica é feita em duas etapas:
dupla tarifa, medidores classe 1, medidores de
painel, medidores com acessórios, dentre outros.
III.3.1. Amostragem
Cada entrada de tensão e corrente é amostrada
III. MEDIDOR ELETRÔNICO
em pares, ou seja, simultaneamente.
III.1. CARACTERÍSTICAS
O processo de conversão é mostrado no diagrama
Na especificação de um medidor eletrônico devem
em blocos da figura 2 abaixo.
ser consideradas basicamente as seguintes
características:
V1, V2, V3
•
Formato
•
Dimensões
MUX 1
•
Medição – Direta ou Indireta
•
Ligação – Y ou ∆
•
Valores de entrada – Tensão, Corrente
I1, I2, I3
nominal (máxima), Frequência
Precisão – classe de precisão X%
•
Burdens – carga por elemento
•
Faixa
de
operação
–
CONVERSOR
A/D
SAMPLE
AND
HOLD
Cada bloco tem a seguinte função:
temperatura,
•
•
dependem
necessidades específicas de cada aplicação.
Mux 1: faz a seleção dos pares tensão e
corrente a serem convertidas.
umidade, tensão, corrente e frequência.
características
MUX 2
Figura 2 – Diagrama em Blocos do ADC
•
Outras
SAMPLE
AND
HOLD
das
Sample and Hold: armazena a amostra de
tensão ou corrente.
•
Mux 2: leva as amostras ora de tensão e
ora de corrente para o ADC.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 314 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
ADC: digitaliza os valores analógicos
A parametrização depende muito do modelo do
amostrados, transformando-os em valores
medidor e do fabricante, mas basicamente pode
binários – seqüência de bits.
ser dividida em:
•
Display: é a interface visual do medidor.
III.3.2. Cálculo
Através dele podem ser obtidas as leituras
O cálculo pode ser executado pelo próprio
de grandezas como energia, demanda, FP
microprocessador
dentre outras informações, sendo tudo
do
medidor
ou
por
um
processador de sinais digitais – DSP.
Para o cálculo faz-se uso da aproximação integral.
programável.
•
Assim, são utilizadas as seguintes aproximações:
Memória de Massa: tem a função de
armazenar os dados de energia medidos
para posterior leitura. É formatada de
•
Valor Médio
acordo com o número de canais e o
Vm =
•
intervalo de gravação programados, o que
irá determinar o tempo total de leitura
possível até encher a memória.
Valor Eficaz
Vef =
•
1 n
⋅∑vj
n j =1
1 n 2
⋅∑v
n j =1 j
•
eletrônicas que podem ser programadas,
por exemplo, para atuarem por um certo
Potência Ativa
período de tempo a partir de determinada
1 n
PA = ⋅ ∑ e j⋅ i j
n j=1
•
•
hora. Com isso, pode-se chavear bancos
de capacitores nos horários de pico, dentre
Potência Aparente
S T = E ef ⋅ I ef =
outras aplicações.
1 n 2
1 n 2
⋅ ∑ej ⋅
⋅ ∑i
n j =1
n j=1 j
•
remota com o medidor. Pode-se, assim,
Potência Reativa
obter dados e informações através de uma
interface
Fator de Potência
FP =
Comunicação: define o tipo de interface
que será utilizada para a comunicação
Q T = S 2T − PA2
•
Módulos de I/O: composta por chaves
através
PA
ST
de
padrão
um
parametrização
RS-232
modem.
pode
A
ser
e/ou
própria
realizada
remotamente.
•
III.4. RECURSOS E FUNÇÕES
serial
Software: o próprio sistema de supervisão
e controle define bancos de dados e
Através da parametrização do medidor, definem-
configurações default que devem ser
se os recursos a serem utilizados e as
parametrizadas
características de operação desejadas para o
funcionamento do mesmo.
de
acordo
com
as
necessidades de cada aplicação.
Vários outros recursos existem em um medidor de
acordo com o modelo e fabricante, conforme já
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 315 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
frisados. Um recurso interessante que alguns
VI. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
medidores têm é a Compensação das Perdas do
Devido às suas próprias características de
Sistema. Este recurso permite ao medidor,
operação, os medidores são equipamentos que
mediante a entrada de alguns parâmetros do
devem operar continuamente. Somente no caso
sistema, adicionar ou subtrair as perdas do
de mau funcionamento, suspeita de fraude ou
sistema à medição de energia. Este recurso é útil
reclamação dos consumidores, é que se justifica
quando é mais econômico instalar o medidor num
normalmente realizar uma manutenção para
ponto tal do sistema que é diferente do ponto de
verificação da unidade.
faturamento contratual.
No
caso
dos
medidores
eletromecânicos
IV. AFERIÇÃO
instalados nos pontos de consumo, a NBR 8380
A aferição de medidores tanto eletrônicos quanto
define algumas inspeções de caráter geral que
eletromecânicos é realizada da mesma forma.
podem ser feitas:
•
Inspeção visual do medidor e de suas
Uma carga fantasma trifásica ou monofásica –
ligações, para verificar irregularidades que
dependendo do tipo do medidor, é usada para
impeçam o seu correto desempenho.
gerar sinais senoidais de corrente e tensão que
•
Verificação de ocorrência de fraude, como
são injetados no medidor e em um padrão. O
selos violados, alterações das ligações,
padrão, através da sua leitura e da leitura do
etc.
medidor, calcula o erro percentual do medidor.
•
Verificação da tensão de alimentação de
cada bobina de potencial do medidor. A
O erro é determinado para diversas condições de
tensão de alimentação não deve diferir em
carga, de modo a traçar um perfil fiel da precisão
mais de 10% do valor da tensão de
do medidor, verificando se o mesmo está dentro
calibração
da sua classe de precisão específica.
concessionária.
•
indicada
pela
empresa
Verificação do comportamento do medidor
V. MANUTENÇÃO PREDITIVA
sem carga, isto é, apenas com as bobinas
Particularmente para os medidores eletrônicos,
de potencial ligadas. Nestas condições, o
existe um recurso de auto-teste que permite ao
elemento móvel do medidor não deve dar
mesmo realizar um auto-diagnóstico, avisando
uma rotação completa em quinze minutos.
localmente em um display ou remotamente
•
Verificação da existência de fuga de
através de um modem, por exemplo, de condições
corrente na instalação, ou outro defeito
adversas de operação que podem resultar em
que faça o elemento móvel girar sem
falhas ou imprecisão de leitura.
carga.
Deve
ser
constatada
a
não
existência de fuga de corrente, isto é, o
elemento móvel do medidor não deve girar
continuamente.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 316 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
determinado módulo do equipamento. Constatado
A aferição pode ser feita com carga artificial
o defeito, basta trocar o módulo defeituoso por um
(fantasma) ou com a própria carga do consumidor.
novo, em perfeito funcionamento.
Para as unidades instaladas nos pontos de
VIII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
interligação entre empresas concessionárias de
As características elétricas e construtivas de
energia
medidores eletromecânicos e eletrônicos são bem
elétrica,
preventiva
a
política
adotada
de
depende
manutenção
de
cada
concessionária.
distintas, conforme visto. Enquanto os medidores
eletromecânicos empregam bobinas de potencial
e de corrente para a criação do conjugado motor
No
caso
dos
medidores
eletrônicos,
uma
no disco, os medidores eletrônicos por sua vez
verificação visual do equipamento e de suas
necessitam de um módulo com transformadores
ligações é suficiente. Particularmente para a maior
de medida que compatibilizam níveis do sinal
parte dos modelos, existe um recurso de teste que
analógico para a conversão A/D.
permite realizar uma aferição em campo dos
mesmos sem a necessidade de extração.
Contudo, as condições operativas são bem
semelhantes, pois a ligação de um medidor à rede
VII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
é a mesma, independentemente do mesmo ser
A manutenção corretiva consiste em reparar as
eletromecânico
unidades defeituosas ou simplesmente calibrá-las,
equipamentos que devem operar continuamente
caso seja constatado um erro superior à classe do
uma vez instalados, as práticas de manutenção
medidor. Para medidores eletromecânicos, os
consistem basicamente na manutenção corretiva,
defeitos podem ocorrer em uma ou mais das
bastando em grande parte dos casos uma simples
diversas partes componentes. No caso de mau
aferição e calibração, caso seja necessário.
ou
eletrônico.
Como
são
funcionamento, apenas alguns ajustes mecânicos,
como o aperto de alguns parafusos ou uma
O desgaste das partes componentes frente às
simples
ser
condições de operação e instalação é o principal
suficientes para a correção do problema. De
fator de influência na vida útil de medidores.
acordo com a NBR 8380, se o erro do medidor de
Considerando-se os índices de fabricantes e
energia ativa em serviço for superior a ±3,5%, já
concessionárias, pode-se estimar a vida útil
incluída a tolerância admissível na apreciação dos
econômica dos medidores de um modo geral
erros, o mesmo deve ser substituído.
como sendo de 25 anos.
No caso dos medidores eletrônicos, a própria
REFERÊNCIAS
sofisticação tecnológica mostrada anteriormente,
[1]
permite aos mesmos um autodiagnóstico que
Fabricantes.
indique
limpeza
ao
da
operador
unidade,
de
um
podem
defeito
Catálogos
e
documentos
técnicos
de
em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 317 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
[2] Normas ABNT.
Motor de Combustão Interna
RESUMO
dependem
Os motores de combustão interna são usualmente
funcionamento, não necessitando de baterias,
divididos em função do tipo de ignição em motores
velas, platinados, etc, e menor emissão de
de ciclo Otto ou de ciclo Diesel. Nos motores de
monóxido de carbono (CO). Para obter do motor
ciclo Otto, também chamados de motores de
toda a vida útil de operação possível, as
explosão ou de ignição por centelha, a mescla
atividades
carburada do ar com o combustível é feita fora do
especialmente através de atividades como a
cilindro. Já nos de ciclo Diesel, também chamados
análise de vibrações (manutenção preditiva) e
de motores de ignição por compressão, a mescla
pela correta observância dos procedimentos
se forma no interior do cilindro, ou seja, o ar puro
relacionados com a manutenção preventiva, como
é aspirado e comprimido no cilindro até o tempo
a correta lubrificação do motor. Considerando a
final de compressão sendo, então, o combustível
expectativa do número médio de horas de
injetado e, como a temperatura do ar neste
operação dos motores de combustão interna e
instante é maior do que a temperatura de ignição
considerando valores típicos de utilização, sugere-
do
se para estes equipamentos uma vida útil
combustível,
ocorre
o
fenômeno
da
autoinflamação. As principais vantagens do ciclo
do
de
sistema
manutenção
elétrico
são
para
o
essenciais,
econômica de 15 anos.
Otto com relação ao ciclo Diesel são: o custo de
fabricação é menor, não utilizam de bombas
I. INTRODUÇÃO
injetoras de combustível, apresentam menor
Os motores de combustão interna são usualmente
relação
divididos em função do tipo de ignição:
peso/potência
e
também
menores
vibrações, emitem na descarga um menor índice
•
Motores de ciclo Otto, de explosão ou de
de NO X e de fuligem (particulados). As principais
ignição por centelha: Neste tipo de motor a
vantagens do ciclo Diesel com relação ao ciclo
mescla carburada do ar com o combustível
Otto são: maior rendimento térmico por causa das
é feita fora do cilindro. Essa mescla ao ser
altas taxas de compressão, baixo consumo
introduzida no cilindro, através da válvula
específico de combustível, permitem o uso de
de sucção, é comprimida e, mediante uma
combustíveis
(menor
centelha elétrica ocorre a combustão a
variações
volume constante, pois neste instante a
atmosféricas (temperatura, pressão e umidade do
válvula de descarga está fechada. Logo
ar), maior segurança de funcionamento pois não
após a explosão a válvula de descarga se
custo),
de
menor
baixa
volatibilidade
sensibilidade
às
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 318 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
abre liberando os gases de exaustão a
térmico por causa das altas taxas de compressão;
uma temperatura em torno de 800 °C. O
baixo
teor de mistura ar/combustível deste ciclo
permitem o uso de combustíveis de baixa
situa-se entre 11/1 e 17/1 e a taxa de
volatibilidade (menor custo); menor sensibilidade
compressão entre 6/1 e 12/1.
às variações atmosféricas (temperatura, pressão e
Motores de ciclo Diesel ou de ignição por
umidade
compressão: Neste tipo de motor, a
funcionamento pois não dependem do sistema
mescla se forma no interior do cilindro, ou
elétrico para o funcionamento não necessitando
seja, o ar puro é aspirado e comprimido no
de baterias, velas, platinados, etc.; menor emissão
cilindro até o tempo final de compressão
de monóxido de carbono (CO).
consumo
do
específico
ar);
maior
de
combustível;
segurança
de
sendo, então, o combustível injetado e,
como a temperatura do ar neste instante é
II. CARACTERÍSTICAS
maior do que a temperatura de ignição do
Os motores podem ainda ser classificados de
combustível,
outras formas, como as apresentadas a seguir,
ocorre
autoinflamação.
combustão,
o
Uma
o
fenômeno
vez
iniciada
combustível
da
a
injetado
onde
são
apresentadas
algumas
de
suas
principais características.
posteriormente vai queimando de acordo
com a própria lei de injeção e esta queima
ocorre à pressão constante já que o
Segundo o ciclo de combustão:
•
Motores de quatro tempos: são aqueles
aumento da pressão pela adição de calor é
em que o ciclo completo é realizado por
praticamente compensada pela expansão
dois movimentos de ida e dois de volta do
dos
mistura
pistão. Os quatro tempos são: admissão,
ar/combustível para este ciclo situa-se
compressão (combustão), expansão e
entre 20/1 e 50/1 e a taxa de compressão
escape (exaustão).
gases.
O
teor
de
•
entre 18/1 e 23/1.
Motores de dois tempos: nestes motores o
ciclo
completo
é
realizado
em
um
As principais vantagens do ciclo Otto com relação
deslocamento de ida e outra de volta do
ao ciclo Diesel são: por serem motores menos
pistão. A renovação da carga ocorre por
robustos, o custo de fabricação é menor; não
lavagem dos gases de combustão com o
utilizam de bombas injetoras de combustível;
ar fresco nas proximidades do ponto morto
apresentam
e
inferior. Nos motores de dois tempos é
também menores vibrações; emitem na descarga
necessário uma fonte de pressão para
um
impulsionar o ar para dentro do cilindro,
menor
menor
índice
relação
de
peso/potência
NO X e
de
fuligem
(particulados).
sendo que as características construtivas
dos cilindros são mais complexas que nos
As principais vantagens do ciclo Diesel com
motores de quatro tempos. Em teoria, um
relação ao ciclo Otto são: maior rendimento
motor de dois tempos deveria ter o dobro
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 319 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
da potência de um motor de quatro tempos
que os de baixa rotação e ocupam pouco
de mesma cilindrada, com igual velocidade
espaço, porém sua vida é mais curta. Em
de rotação, porém deve-se ter em conta a
instalações que funcionem um grande
potência consumida na lavagem e que
número de horas se recomenda para
uma parte do deslocamento se perde na
grandes potenciais entre 400 e 750 rpm e
renovação da carga. Portanto, a potência
entre 750 e 1500 rpm para potências
de um motor de dois tempos sobre o de
médias. Neste último caso, os custos são,
quatro tempos de mesma cilindrada com
entretanto mais elevados e sua vida mais
igual velocidade de rotação será no
longa.
máximo 60% maior dependendo do tipo de
motor. Por último, deve-se ter em conta
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
que o motor de dois tempos é mais
A
sensível a variação da carga que o motor
manutenção preditiva de motores é a análise de
de quatro tempos.
vibrações. Através dela podem ser antecipados
principal
ferramenta
utilizada
para
a
maiores problemas relacionados com elementos
Segundo a pressão de admissão do fluido ao
como engrenagens e rolamentos.
motor:
•
Podem ser sobrealimentados (turbinados)
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
ou não, em função da pressão na qual
Cada motor possui suas próprias características e,
entrará a mistura carburada (ciclo Otto)
desta forma, planos próprios de manutenção
e/ou o ar (ciclo Diesel). O objetivo da
preventiva. Entre as atividades mais comumente
sobrealimentação
basicamente
realizadas estão a verificação do nível e das
incrementar a potência dos motores. Nos
características dos óleos lubrificantes, do nível e
motores
costuma-se
da temperatura da água de refrigeração, a limpeza
refrigerar o ar (intercooler) com objetivo de
periódica dos elementos filtrantes e a parada para
possibilitar
manutenção em intervalos determinados de
é
sobrealimentados
uma
maior
elevação
da
potência do motor sem elevar as cargas
tempo.
térmicas.
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Segundo o número de rotações do motor:
•
A seguir apresenta-se alguns dos problemas mais
O número de rotações, em relação inversa
comuns encontrados na operação de motores de
ao diâmetro do êmbolo, deverá estar
combustão interna e que requerem alguma
ligado ao número de horas que deverá
medida de manutenção corretiva. Para cada
trabalhar ao ano. Instalações com poucas
problema são citadas as possíveis causas e, para
horas de funcionamento ao ano requerem
algumas causas, são relacionados os pontos a
motores em torno a 1500-3000 rpm. Estes
serem verificados para a possível correção do
motores são sensivelmente mais baratos
problema.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 320 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
V.1. AQUECIMENTO ANORMAL
lubrificante
de
viscosidade
exagerada.
•
V.1.1. Refrigeração Incorreta
•
Óleo
Circuito de lubrificação obstruído: verificar
se o filtro de óleo está obstruído ou
Circuito de refrigeração a água defeituoso:
defeituoso; verificar se os intervalos entre
verificar a quantidade de água no motor e
as trocas de óleo estãodemasiado longos.
se existem fugas; verificar a presença de
tártaro ou outras impurezas nas paredes
V.2. PERDA DE POTÊNCIA
das câmaras de água; verificar se a bomba
de água está defeituosa; verificar se a
válvula termostática estádefeituosa.
•
Refrigeração
a
ar
defeituosa
ou
V.2.1. Alimentação de Combustível Defeituosa
•
Combustível de qualidade incorreta;
•
Má alimentação da bomba de injeção:
insuficiente (refrigeração do radiador) ou
verificar a presença de ar no circuito de
Refrigeração
por
combustível; verificar se a bomba de
depósitos nas paredes exteriores: verificar
combustível está defeituosa; verificar se
se a correia do ventilador está distendida
existem obstruções de canalizações de
ou usada; verificar se as passagens de ar
combustível;
no radiador estão obstruídas; verificar se o
combustível está parcialmente obstruído
radiador
por água ou impurezas; verificar se o
do
está
cárter
impedida
demasiado
protegido
(persiana, ou grade).
verificar
se
o
filtro
de
reservatório de combustível está entupido.
•
V.1.2. Motor Sobrecarregado
Funcionamento anormal da bomba de
injeção ou dos injetores: verificar se há
presença de ar no circuito de combustível;
V.1.3. Má Combustão
verificar se a bomba de injeção está
•
Avanço excessivo na injeção;
defeituosa; verificar a calagem correta da
•
Injetores defeituosos;
injeção; verificar a existência de um ou
•
Escapamento
•
obstruído
ou
cano
de
injetores
defeituosos:
orifícios
obstruídos, agulha gomada, pressão mal
Filtro de ar entupido ou defeituoso.
regulada, fugas, mola do injetor quebrada.
V.1.4. Lubrificação Defeituosa
•
mais
escapamento amassado;
V.2.2. Regulador Defeituoso
Alimentação de óleo incorreta: verificar
bomba de óleo defeituosa; verificar se
V.2.3. Entrada de Ar Obstruída ou Escapamento
existem canalizações obstruídas; verificar
Obstruído
se a válvula de descarga está engripada
aberta.
V.2.4. Compressão Insuficiente causada por:
•
Válvulas com folga ou com jogo incorreto;
•
Mola da válvula quebrada;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 321 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Junta defeituosa (fuga de um cilindro para
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
outro, por exemplo);
Considerando a expectativa do número médio de
•
Anéis de pistão gomados ou usados;
horas de operação dos motores de combustão
•
Mecanismo
•
de
descompressão
mal
interna
e
considerando
valores
típicos
de
regulado;
utilização, sugere-se para estes equipamentos
Depósitos excessivos nas câmaras de
uma vida útil econômica de 15 anos.
combustão e nas válvulas.
REFERÊNCIAS
V.3. PRESSÃO DE ÓLEO ANORMAL
[1] Behar, M., Motores Diesel, Hemus Livraria
Editora, 1978
V.3.1. Pressão do Óleo Demasiado Forte
•
Válvula de descarga defeituosa: verificar
se a válvula não se abre corretamente ou
se engripou fechada; verificar se a válvula
está mal regulada; verificar se a válvula
está obstruída.
•
Obstrução na canalização de impulsão da
bomba;
•
Filtro obstruído;
•
Óleo de lubrificação demasiado viscoso:
verificar se o óleo utilizado é demasiado
viscoso; verificar se o óleo está muito sujo.
V.3.2. Pressão Muito Fraca
•
Filtro obstruído;
•
Aspirador da bomba de óleo entupido;
•
Fuga na impulsão da bomba de óleo;
•
Nível de óleo muito baixo;
•
Válvula de descarga defeituosa: verificar
se o assento da válvula está sujo; verificar
se a válvula está engripada aberta;
verificar se a válvula está desregulada.
•
Bomba de óleo usada ou defeituosa;
•
Desgaste excessivo dos coxins;
•
Óleo de lubrificação demasiado fluido.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 322 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Painel, Mesa de Comando e Cubículo
RESUMO
causar danos a vida útil dos conjuntos de
Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão
manobra e controle. Dentre elas destacam-se a
são combinações de dispositivos e equipamentos
elevação de temperatura e correntes de curto-
de manobra, controle, medição, proteção e
circuito. Assim, considerando as características
regulação
completamente
construtivas, os critérios de manutenção e as
montados, com todas as interligações elétricas e
anormalidades que podem causar danos aos
mecânicas internas e partes estruturais. O alvo de
equipamentos, conseqüentemente reduzindo a
interesse deste estudo está justamente no projeto
vida útil dos mesmos, pode-se estimar uma vida
do invólucro e nas partes estruturais deste
útil econômica de 30 anos para painéis, mesas de
conjunto. Por invólucro de um conjunto de
comando e cubículos.
manobra
de
e
baixa
controle,
tensão,
entende-se
as
partes
envolventes do conjunto usadas para evitar o
I. INTRODUÇÃO
contato acidental com as partes móveis ou
Define-se como conjunto de manobra e controle
energizadas
para
de baixa tensão, as combinações de dispositivos e
proteger os componentes dos agentes externos.
equipamentos de manobra, controle, medição,
Desta forma, é possível caracterizar cubículos,
proteção
painéis e mesas de comando baseado nas
completamente
definições anteriores. Por cubículo entende-se um
interligações elétricas e mecânicas internas e
conjunto fechado, comumente do tipo auto-
partes estruturais. O alvo de interesse deste
sustentável que pode compreender várias seções,
estudo está justamente no projeto do invólucro e
subseções ou compartimentos. Mesa de comando
nas partes estruturais deste conjunto.
é um conjunto de manobra e controle fechado,
invólucro de um conjunto de manobra e controle,
com painel de controle horizontal ou inclinado, ou
entende-se as partes envolventes do conjunto
uma combinação de ambos, que incorpora
usadas para evitar o contato acidental com as
aparelhos de controle, medição, sinalização, etc.
partes
Já painel pode ser entendido como uma estrutura
internamente e para proteger os componentes dos
projetada para suportar vários componentes e
agentes externos.
contidas
internamente
e
e
regulação
móveis
de
montados,
ou
baixa
com
energizadas
tensão
todas
as
Por
contidas
apropriada para instalação em um conjunto de
manobra e controle, constituindo, eventualmente,
Para o completo entendimento dos itens a serem
o próprio conjunto. Quanto à vida útil destes
descritos, cubículo, mesa de comando e painéis,
equipamentos, algumas anormalidades podem
torna-se necessário a apresentação de algumas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 323 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
definições sobre as unidades de construção dos
conjuntos de manobra e controle:
•
Seção: unidade de construção de um
conjunto
de
compreendida
manobra
entre
e
duas
controle
separações
verticais sucessivas, que poderão ser
físicas ou puramente geométricas.
•
Subseção: unidade de construção de um
conjunto
de
compreendida
manobra
entre
e
duas
controle
separações
horizontais sucessivas de uma seção, que
poderão
ser
físicas
ou
puramente
geométricas.
•
Compartimento:
fechada,
seção
exceto
ou
pelas
subseção
Figura 1: Cubículo
aberturas
necessárias para interligação, controle ou
Pode-se ainda encontrar um conjunto de manobra
ventilação.
e controle tipo multicubículo, ou seja, uma
combinação de cubículos mecanicamente ligados.
II. DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
Este tipo de conjunto é apresentado pela figura
seguinte:
II.1. CUBÍCULO
Um conjunto de manobra e controle tipo cubículo
caracteriza-se por ser um conjunto fechado, ou
seja, inacessível por todos os lados, com exceção
da parte frontal, com grau de proteção mínimo
IP20. Além disso, é comumente do tipo autosustentável que pode compreender várias seções,
subseções ou compartimentos. Um exemplo típico
está apresentado na figura seguinte:
Figura 2: Multicubículo
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 324 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.2. MESA DE COMANDO
III. CARACTERÍSTICAS
É um conjunto de manobra e controle fechado,
com painel de controle horizontal ou inclinado, ou
III.1. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
uma combinação de ambos, que incorpora
Os conjuntos de manobra e controle devem ser
aparelhos de controle, medição, sinalização, etc.
construídos com materiais capazes de suportar
A figura abaixo representa um conjunto de
esforços mecânicos, elétricos e térmicos, bem
manobra e controle tipo mesa de comando:
como, os efeitos de umidade, possíveis de ocorrer
em serviço normal. Quanto à disposição dos
componentes
dentro
do
conjunto,
os
espaçamentos devem ser especificados, levandose em conta as condições de serviço aplicáveis.
Além disso, esforços provocados por condições
anormais, tais como curto-circuito, não devem
reduzir os espaçamentos entre os barramentos
e/ou conexões abaixo dos valores especificados.
Figura 3: Mesa de comando
Os componentes de um conjunto de manobra e
II.3. PAINEL
controle devem ser apropriados para a aplicação a
É a estrutura projetada para suportar vários
que
componentes e apropriada para instalação em um
características,
conjunto de manobra e controle, constituindo,
corrente nominal, vida útil de serviço, capacidade
eventualmente, o próprio conjunto. A figura
de curto-circuito, etc. Os equipamentos, as
seguinte apresenta um tipo de painel denominado
unidades funcionais montadas no mesmo painel
painel de montagem:
de montagem, estrutura de montagem, e os
se
destinam,
tais
tendo
em
vista
como
tensão
suas
nominal,
terminais para condutores externos devem ser
dispostos de forma a serem acessíveis para
montagem, fiação, manutenção e reposição. Os
equipamentos devem ser instalados e suas
fiações executadas de forma que não sejam
influenciados por interação, tais como calor, arcos,
vibrações,
campos
energéticos,
que
sejam
provenientes da operação normal.
III.2. CONDIÇÕES NORMAIS DE SERVIÇO
Os conjuntos de manobra e controle são projetos
para trabalharem em condições normais de
Figura 4: Estrutura tipo painel de montagem
serviço definidas por norma (NBR 6808). Esta
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 325 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
norma estabelece as condições de temperatura,
a facilitar a operação e manutenção e ao mesmo
condições atmosféricas e de altitude. Quando o
tempo assegurar o grau necessário de proteção.
conjunto tiver que operar em condições diferentes
das especificadas ou em condições adversas tais
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
como vibrações, exposição a campos elétricos e
Algumas anormalidades podem causar danos a
magnéticos relevantes, freqüência acima de 1000
vida útil dos conjuntos de manobra e controle.
Hz, etc, alguns requisitos particulares de projeto
Dentre
devem ser considerados com o propósito de se
temperatura e correntes de curto-circuito.
elas
destacam-se
a
elevação
de
evitar danos ao equipamento.
V.1. ELEVAÇÃO DE TEMPERATURA
III.3. CARACTERÍSTICAS NOMINAIS
A elevação de temperatura das partes de um
As características nominais de um conjunto de
conjunto de manobra e controle não deve exceder
manobra e controle são: tensão nominal, corrente
valores
nominal, corrente suportável nominal de curta
percorrido por corrente nominal nas condições de
duração, valor suportável de curto-circuito, valor
ensaio também prescritas por norma. A elevação
suportável
da temperatura de qualquer componente não deve
nominal
de
crista
de
corrente,
freqüência nominal, nível de isolamento nominal.
causar
estabelecidos
danos
a
por
normas,
outros
quando
componentes,
principalmente aos materiais isolantes.
IV. MANUTENÇÃO
Certas operações de manutenção podem ser
V.2. CURTO-CIRCUITO
realizadas com o conjunto de manobra e controle
Os conjuntos de manobra e controle devem ser
em serviço. Estas operações podem ser de:
construídos de forma a suportar os efeitos
inspeção visual de dispositivos de manobra, relés,
térmicos e dinâmicos resultantes da corrente de
conexões de condutores e identificações, outros
curto-circuito presumida para qual o conjunto foi
componentes; ajuste e rearme de relés e outros
projetado. Os esforços de curto circuito podem ser
dispositivos; substituição de fusíveis; substituição
reduzidos através de dispositivos limitadores de
de lâmpadas indicadoras; certas operações de
corrente. Além disso, os conjuntos devem ser
localização de falta; etc.
protegidos contra curto-circuito por meio de
dispositivos incorporados ao conjunto ou fora dele.
Outras operações de manutenção podem ser
conjunto
Os circuitos dentro do conjunto devem ser
desenergizado e as outras partes adjacentes
dimensionados da seguinte forma: os barramentos
sobre tensão. Evidentemente, o conjunto deve ser
principais devem ser dimensionados de acordo
projetado para este propósito.
com a capacidade de curto circuito e projetados
realizadas
estando
uma
parte
do
para suportar pelo menos os esforços de curtoOs componentes e circuitos de um conjunto de
circuito limitados pelos dispositivos de proteção no
manobra e controle devem ser dispostos de forma
lado de entrada dos barramentos principais. Os
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 326 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
condutores entre os barramentos principais e a
alimentação de uma unidade funcional, podem ser
dimensionados com base nos esforços de curtocircuito reduzidos que ocorram no lado de carga
do dispositivo de proteção contra curto-circuito
nesta unidade, considerando um curto-circuito
interno uma possibilidade remota. Já os circuitos
auxiliares devem ser protegidos contra os efeitos
dos curtos-circuitos. Contudo, um dispositivo de
proteção só deve ser colocado se sua operação
não puder causar perigo.
Considerando as características construtivas, os
critérios de manutenção e as anormalidades que
podem
causar
danos
aos
equipamentos,
conseqüentemente reduzindo a vida útil dos
mesmos, pode-se estimar uma vida útil econômica
de 30 anos para painéis, mesas de comando e
cubículos.
REFERÊNCIAS
[1] Júdez, G. Z., Estaciones Transformadoras Y
De Distribución. Editorial Gustavo Gili, S. A., 3rd
edição 1966.
[2] NBR 6808, Conjuntos de manobra e controle
de baixa tensão. AGO/1981.
[3] informações e catálogos de empresas do setor
elétrico.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 327 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Pára-Raios
RESUMO
I. INTRODUÇÃO
Os pára-raios para sistemas de potência são
O
equipamentos de proteção conectados geralmente
consequências danosas, resultante do acúmulo da
entre fase e terra de um sistema elétrico de modo
cargas elétricas em uma nuvem e a descarga
a prover sua proteção contra surtos de tensão,
sobre o solo ou qualquer estrutura que ofereça
contribuindo para dar confiabilidade, economia e
condições
continuidade de operação dos equipamentos
carregadas
elétricos. Estes surtos podem ser de origem
negativas na parte inferior e positivas na sua parte
externa, atmosféricos, ou de origem interna ao
superior.
raio
é
um
à
fenômeno
descarga.
por
atmosférico
Estas
cargas
nuvens
de
são
predominantemente
sistema, manobras. Via de regra os pára-raios não
são projetados para trabalhar frente a solicitações
Observações e medições das descargas que
de surtos em freqüência industrial de longa
atingem as linhas de transmissão provam que são
duração, ou seja, sobretensões sustentadas em
resultantes de nuvens carregadas com cargas
regime. Construtivamente, os pára-raios podem
elétricas
ser divididos em dois grandes grupos construtivos,
caracterizadas por correntes da ordem de 10 a
devidamente
de
200 kA, que ao atingir, por exemplo, uma os
aplicação, que são os que possuem centelhadores
condutores da linha de transmissão que possuem
e os que não são projetados com centelhadores.
um certo valor de impedância, irá resultar na
Em termos genéricos os pára-raios podem ser
sobretensão.
subdivididos
em
classes
negativas.
Estas
descargas
são
considerados como válvulas que aliviam as
sobretensões impostas aos sistemas. A vida útil
Deste modo, os pára-raios são dimensionados e
de um pára-raios para sistemas de potência se
instalados para proteger os equipamentos contra
encontra relacionada com a sua vedação. A
os surtos de tensão provocados pelas descargas
qualidade
problema
atmosféricas, e também os surtos provocados por
tecnológico e de custo do produto e do preço final
chaveamento ou manobras de equipamentos nas
de venda do equipamento. Com relação aos pára-
subestações do sistema elétrico.
desta
vedação
é
um
raios para tensões mais elevadas, como por
exemplo, linhas de transmissão e subestação, a
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
expectativa de vida é de aproximadamente 20
Os pára-raios para sistemas de potência são
anos.
equipamentos de proteção conectados geralmente
entre fase e terra de um sistema elétrico de modo
a prover sua proteção contra surtos de tensão. Em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 328 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
operação normal, o pára-raio é semelhante a um
Os pára-raios com centelhadores são construídos
circuito aberto, quando ocorrer uma sobretensão,
normalmente com resistores a carboneto de
haverá uma circulação de corrente no resistor não
silício, se bem que a normalização nacional prevê
linear do pára-raio impedindo que esta tensão nos
a construção de pára-raios com centelhadores a
seus terminais ultrapasse um determinado valor
óxido
de segurança.
eletricamente o elo fraco deste tipo de projeto pois
metálico.
Os
centelhadores
são
limitam suas características de absorção de
Estes surtos podem ser de origem externa,
surtos,
principalmente
atmosféricos, ou de origem interna ao sistema
centelhadores podem ser construídos de várias
proveniente de manobras. Via de regra os pára-
maneiras, incorporando ou não dispositivos de
raios não são projetados para trabalhar frente a
equalização de potencial e nos pára-raios classe
solicitações de surtos em freqüência industrial de
estação
longa duração.
limitadores de corrente pela implementação de
são
de
considerados
manobra.
como
ativos
Os
ou
dispositivos que provêem o sopro do arco. Os
A seleção de um pára-raio para a correta proteção
pára-raios sem centelhadores são construídos
de um equipamento, ou de um grupo de
somente com resistores a óxido metálico.
equipamentos, deve-se levar em consideração
uma série de fatores, tais como: tensão máxima
Em termos genéricos os pára-raios podem ser
na
sobretensões
considerados como válvulas que aliviam as
temporárias, sobretensões atmosféricas e de
sobretensões impostas aos sistemas. Estas
manobra, efeito distância, características de
válvulas são constituídas de elementos ativos
proteção,
internos resistores e centelhadores, dependendo
freqüência
industrial,
isolamento
dos
equipamentos
e
margens de proteção.
do caso, instaladas no interior de um invólucro
que pode ser em porcelana ou em material
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Construtivamente,
os
pára-raios
podem
polimérico.
ser
divididos em dois grandes grupos construtivos,
A Figura 1 apresenta uma vista em corte de um
devidamente
de
pára-raio convencional, e a quantidade de seções
pára-raios,
de porcelana depende da tensão nominal do pára-
aplicação.
conhecidos
subdivididos
Deste
modo
como
centelhadores,
em
classes
existem
convencionais
que
são
ou
com
raio.
espaçamentos
intencionais em ar, e pára-raios a óxido metálico
sem centelhadores. As classes de aplicação
básicas são: secundária, distribuição, subestação
e linhas de transmissão.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 329 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
que se deve observar no projeto mecânico do
pára-raios é a vedação do seus flanges superior e
ou inferior.
A vedação de um pára-raios é quem virtualmente
determina sua vida útil pois na maioria das falhas
com os mesmos é detectada a presença de água
em seu interior. A perda de vedação resulta na
presença de água no interior do invólucro dos
pára-raios por meio de um efeito conhecido por
bombeamento. A qualidade dos sistemas de
vedação dos pára-raios é determinada pelo
acabamento superficial das partes a serem
vedadas, invólucro e flanges, pela qualidade do
Figura 1 – Seção transversal de um pára-raio
material da gaxeta e pela aplicação da correta
tensão de serviço à gaxeta que tem ser inferior,
durante
Onde:
1.
Porcelana;
2.
Flange terminal e dispositivo de alívio de
pressão;
3.
Centelhadores e câmara de extinção;
4.
Resistor não linear;
5.
Resistor equalizador;
6.
Anel equalizador de potencial;
7.
Terminal de alta tensão;
8.
Terminal de aterramento.
As funções básicas do centelhador são: suportar a
tensão normal do sistema, disparar para um nível
de tensão bem definido e recuperar a sua
característica isolante após a dissipação do surto
que provocou o disparo. Os resistores não
lineares tem a função básica de absorver a
energia e limitar a corrente do surto.
qualquer
etapa
do
processo
de
manufatura ao valor de esmagamento.
Os sistemas de vedação podem apresentar vários
graus de sofisticação desde uma simples barreira
fornecida por uma única gaxeta a um conjunto de
três barreiras contra umidade, uma principal
interna uma secundária externa e um meio
impermeável entre elas, usualmente em parafina.
A diferença básica é o custo e sua vida útil.
Sistemas
poliméricos
que
trabalham
com
estruturas em epoxi reforçada com fibra de vidro
para sustentação mecânica e material polimérico
injetado diretamente sobre os resistores a óxido
metálico tem como principal fonte de problema a
interface entre as partes metálicas de contato e o
polímero e ainda são objeto de algum estudo por
parte dos fabricantes.
Quanto à forma, quando se tem buchas quer em
material cerâmico ou polimérico, o principal ponto
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 330 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Como um sistema que trabalha sobre surtos de
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
tensão
de
Dentro do contexto acima é possível sem muito
descarregar amplitudes elevadas de corrente e
erro afirmar que a vida útil de um pára-raios para
energia,
sistemas de potência se encontra relacionada com
o
que
os
implica
na
pára-raios
necessidade
estão
sujeitos
a
envelhecimento frente a estas solicitações.
a sua vedação. A qualidade desta vedação é um
problema tecnológico e de custo do produto e do
Nos
pára-raios
solicitações
com
centelhadores
impactam
fortemente
estas
preço final de venda do equipamento. Logo, com
os
respeito aos sistemas tradicionais de montagem
centelhadores e o limite de 1 Coulomb para a
vem:
carga escoada deve ser respeitado. Ou seja, uma
descarga de corrente com amplitude superior a
No que tange aos pára-raios para tensões
este limite usualmente impõe danos de tal monta
elevadas, tais como, proteção de linhas de
aos centelhadores que os pára-raios falham.
transmissão e subestação os custos parecem
Descargas sucessivas conduzem a erosão dos
resultar em um sistema que tem pelo menos uma
eletrodos dos centelhadores
expectativa de vida não inferior a 15 anos. Se bem
e deste modo
determinam o fim da vida útil do pára-raios. A
que
técnica de etchings pode prover uma idéia geral
intermitente e sistemas com vida útil, levantada
sobre este problema. No entanto é conveniente
em campo, superior a 20 anos, dotados de
ressaltar que excetuando quando de surtos de
mesmo projeto físico e manufatura distinta. Este
manobra as solicitações por descargas neste tipo
fato pode ser atribuído à qualidade dos processos
de pára-raios são raras e portanto não devem ser
e dos materiais utilizados em ambos os casos.
existem
sistemas
propensos
a
falha
determinísticas na definição de sua vida útil.
É recomendado recorrer aos registros mais
Nos pára-raios sem centelhadores, por estarem
detalhados das empresas, caso eles existam ou
submetidos diretamente a tensão fase-terra, que
realizar uma pesquisa que envolva a remoção de
no
aos
campo de um universo razoável de amostras e
centelhadores que limitam o fluxo de corrente pelo
realizar ensaios em laboratório e inspeções
pára-raios, o envelhecimento de origem elétrica é
internas.
mais preponderante. No entanto o registro,
envolvidos. É claro que os custos devem ser
reduzido, de problemas de degradação devido a
verificados o problema fica neste caso por conta
presença de surtos não é preocupante. Existem
do balanço custo da energia não suprida versus
evidências de envelhecimento precoce frente a
custo dos ensaios e substituições.
caso
condições
convencional
de
fica
poluição
aplicada
atmosférica
Alega-se
contra
isto
os
custos
que
determinaram inclusive uma mudança no projeto
Para um pára-raios utilizado em sistemas de alta
interno dos pára-raios de alta e extra alta tensão,
tensão estes serviços possuem um custo da
fato aparentemente controlado pelos fabricantes
ordem
de porte tecnológico elevado.
sistemas de 500 kV, podendo impor restrições na
de
US$30,000.00,
em
média,
para
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 331 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
realização
dos
ensaios.
Uma
política
de
substituição obrigatória também não parece ser
adequada pois existem sistemas projetados e
construídos com tecnologia e cuidados suficientes
para ter uma vida útil superior a 20 anos. O
adequado é verificar em campo na forma de um
projeto
de
âmbito
nacional
o
índice
de
desempenho atual e depois tomar decisões deste
porte.
REFERÊNCIAS
[1] Creder, H. Instalações Elétricas, LTC - Livros
Técnicos e Científicos Editora S.A., 13 a edição,
1999.
[2] Normas ABNT: NBR 5419 e NBR 5410.
[3] Catálogos e informações de fabricantes.
[4] Furnas Centrais Elétricas S. A. Equipamentos
Elétricos
–
Especificação
e
aplicação
em
subestações de alta tensão, 1985.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 332 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Ponte Rolante, Guindaste ou Pórtico
RESUMO
mesmos devem ser tratados com um cuidado todo
As pontes rolantes, guindastes ou pórticos
especial, uma vez que falhas em sua concepção,
utilizados nas usinas hidrelétricas desempenham
projeto, fabricação, montagem, comissionamento,
um papel secundário, quando analisa-se a
operação e manutenção podem pôr em risco a
produção de energia elétrica, em que a turbina e o
segurança dos operadores do equipamento e da
gerador são indiscutivelmente os equipamentos
usina, além de que eles devem estar sempre
principais.
porém,
prontos para operarem quando solicitados. As
indispensáveis e sua utilização se faz necessária
pontes rolantes, guindastes ou pórticos são
na
equipamentos
Estes
equipamentos
construção,
montagem,
são,
operação
e
normalmente
adquiridos
de
manutenção da usina hidrelétrica. É na fase de
fabricantes tradicionais, em que o cliente, sozinho
construção
equipamentos
ou com o auxílio de uma firma projetista, define a
eletromecânicos que as pontes rolantes, pórticos
estrutura onde serão instaladas os mesmos, os
e guindastes mais trabalham. Os guindastes
tipos
estacionários
na
dimensões, capacidades, alcances e quantidades,
construção das diversas obras civis, na colocação
os critérios de dimensionamento e concepção
das comportas de fechamento do desvio, na
mecânica e elétrica, as normas de projeto, os
montagem do conduto forçado, nas montagens
materiais, as características do acionamento, o
das
equipamentos
esquema de pintura e as pré-montagens a serem
eletromecânicos em geral. Alguns equipamentos
executadas em fábrica. Ao fabricante cabe o
são montados por guindastes temporários, ou
cálculo (baseado nas premissas do cliente), o
seja,
projeto,
e
montagem
ou
móveis
comportas
aqueles
que
e
dos
são
dos
utilizados
permanecerão
na
usina
de
equipamento
e
a
a
fabricação,
empregar,
mesclando
suas
sua
somente na fase da construção, e outros pelos
experiência com os requisitos do cliente, para
seus equipamentos de manobra permanentes.
oferecer um equipamento robusto, seguro e
Uma vez pronta e comissionada a usina, as
eficiente a custo competitivo. Devido a esta
pontes rolantes. pórticos e guindastes trabalham
modalidade de aquisição das pontes rolantes,
com
operações
de
guindastes ou pórticos, a responsabilidade por ter
armazenamento
de
na usina equipamentos robustos, duráveis, bem
comportas e grades, desmontagem das turbinas e
concebidos, seguros e eficientes é compartilhada
geradores para manutenção e deslocamento de
por cliente e fabricante. Mesmo recebendo o
peças
à
equipamento adequado às suas necessidades,
confiabilidade que estes equipamentos devem
cabe ao cliente o estabelecimento de um
apresentar e ao risco que podem oferecer, os
programa
menor
colocação,
para
freqüência
retirada
áreas
e
de
nas
oficinas.
Devido
adequado
e
abrangente
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 333 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
manutenções preditivas e corretivas, além da
Para exemplificar esta afirmação, podemos citar o
operação correta do equipamento. Considerando
caso do motor elétrico que, em 1891, pesava em
o acima exposto, recomenda-se uma vida útil
média 88 kg/kw , em 1930, pesava 12 kg/kw e, em
econômica para as pontes rolantes, os guindastes
1984, apenas 6,8 kg/kw.
ou pórticos de 30 anos.
Os primeiros equipamentos de levantamento e
I. INTRODUÇÃO
translação de carga eram rebitados, de estrutura
Os equipamentos de levantamento e translação
treliçada. Com a evolução dos materiais e da
de
tecnologia de soldagem, a estrutura destes
cargas
surgiram
e
evoluíram
com
o
desenvolvimento da indústria para atender a uma
equipamentos
quantidade de aplicações muito variada e com
abandonados.
evoluiu
e
os
rebites
foram
capacidades que, a cada dia, se superavam.
As normas usuais para dimensionamento dos
Praticamente todos os tipos de indústria requerem
a utilização de equipamentos de levantamento e
equipamentos são:
•
- ABNT NBR 8400;
translação de cargas, dentre as quais citamos
algumas,
como
as
usinas
siderúrgicas,
as
•
fundições, as forjarias, as indústrias de alimentos,
as indústrias de papel e celulose, as mineradoras,
•
Manufacturers
Association
of
Association of Iron and Steel Engineers AISE nº 6;
•
centrais a vapor e nucleares, entre outros. Nestas
aplicações, as capacidades podem ir desde uma
Crane
America - CMAA 70;
as indústrias automobilísticas, as indústrias de
vidro, as metalúrgicas, as usinas hidrelétricas,
Associação Brasileira de Normas Técnicas
National
Electrical
Manufacturers
Association – NEMA;
•
International Electrical Commission – IEC.
centenas de quilos até a milhares de toneladas.
Os equipamentos apresentados neste texto são
Os equipamentos mais antigos eram maiores e
os de maior utilização nas hidrelétricas. No
mais
entanto, existe uma grande quantidade de outros
pesados
devido
a
menor
tecnologia
disponível na época. Com a evolução tecnológica,
tipos
caracterizada pelo desenvolvimento de novos
translação de carga com usos nos mais diversos
materiais metálicos, melhoria dos processos de
ramos industriais.
de
equipamentos
de
levantamento
e
cálculo, experiência acumulada, os componentes
se tornaram mais compactos e tiveram sua
No Brasil, destacam -se como fabricantes de
capacidade de carga aumentada, resultando em
pontes rolantes, pórticos e guindastes Alstom (ex-
equipamentos cada vez mais compactos, simples
Mecânica Pesada), Bardella, Ishibrás, Inepar–
e eficazes.
Fem. Villares, Torque, para equipamentos de
maior porte, e Bauma, Koch, Feba, Duraferro e
Mausa para equipamentos menores.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 334 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II. CARACTERÍSTICAS
Alguns casos de comportas ou grades, em que a
Os equipamentos de levantamento e translação
capacidade, a disposição a quantidade e a forma
de cargas utilizados de forma permanente nas
de operação permitam, é possível içá-las com
usinas hidrelétricas são basicamente a ponte
talhas fixas elétricas ou manuais ou móveis
rolante ou pórtico da casa de força, os pórticos ou
dotadas de monovia.
monovias da tomada d’água, vertedouro e tubo de
Os pórticos rolantes do tubo de sucção e do
sucção.
vertedouro
têm
como
funções
A ponte rolante da casa de força tem a finalidade
manuseio
das
comportas
de permitir a montagem na fase de construção e a
estruturas nas operações de colocação e retirada
desmontagem e montagem nas operações de
dos painéis nas ranhuras e funções secundárias,
manutenção das turbinas e geradores. Além de
como a manobra de tampas e outros acessórios.
das
principais
o
respectivas
içar estas peças, a ponte deve transladá-las da
II.1. PONTE ROLANTE
área de montagem para o poço e vice-versa.
Pontes
rolantes
são
equipamentos
que
O Pórtico rolante de tomada d’água possui a
normalmente são montados em ambiente fechado
função de auxiliar na montagem e desmontagem
como, por exemplo, galpões e Casa de Força de
da comporta vagão, da comporta ensecadeira e,
Usina Hidrelétrica.
em alguns casos, da grade. Dependendo das
capacidades, é possível encontrar pórticos onde
Dependendo da massa da carga a ser levantada,
cada um destes equipamentos é manobrado por
poderá se optar por até duas pontes rolantes
um guincho específico. As grades podem, em
trabalhando em conjunto, sendo que o comando é
alguns
feito por uma das pontes, que é chamada de
casos,
serem
manuseadas
por
um
equipamento independente ou, até mesmo, pela
ponte piloto e a outra de asservida.
máquina limpa grades.
Estes equipamentos compõem-se basicamente de
Cabe destacar que as comportas vagão de
carro guincho e a ponte rolante propriamente dita.
tomada d’água, normalmente, são operadas por
cilindro hidráulico, ficando o pórtico restrito a
Os mecanismos de acionamento da elevação da
montá-la e desmontá-la nas operações de
carga, direção do carro guincho e translação da
manutenção, o que ocorre poucas vezes durante
ponte rolante são, na maioria das vezes,
a vida útil destes equipamentos. Já as comportas
acionados por motor elétrico.
ensecadeiras e grades são operadas pelo pórtico
nas operações de colocação e retirada da ranhura
A alimentação elétrica da ponte é feita através de
numa operação também de baixa freqüência de
barramento, que é fixado na estrutura da usina ou
ocorrência.
galpão.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 335 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A alimentação elétrica do carro é feita usualmente
•
Para translação da ponte: fim de curso de
por cortina de cabos (Festoon), composta por
extremo de percurso; fim de curso de anti-
cabos elétricos flexíveis montados em carrinhos
colisão (opcional).
porta cabos, que correm em um trilho. Esta
•
alimentação também pode ser feita com esteira
Para direção do carro: fim de curso de
extremo de percurso.
porta cabos (lagarta).
Estes equipamentos movimentam-se sobre trilhos,
O carro guincho é composto por:
•
•
Mecanismo
de
tipo ferroviário, fixados em concreto.
elevação,
composto
basicamente por: motor elétrico; freio;
Estes
redutor de velocidades; tambor; cabo de
movimentação de materiais para a construção da
aço; roldanas superiores; moitão.
usina e na montagem e manutenção das turbinas,
Mecanismo de direção do carro: motor
geradores e outros componentes da Casa de
elétrico; freio; redutor de velocidades;
Força.
equipamentos
são
utilizados
para
rodas; pára choque.
•
Chassis do carro, fabricado com chapas e
II.2. PÓRTICO ROLANTE
perfis de aço soldados.
Pórticos
rolantes
são
equipamentos
que
normalmente são montados em ambiente externo
como, por exemplo, pátios, Vertedouro, Tomada
A ponte rolante é composta por:
•
Estrutura
composta
por:
duas
vigas
principais fabricadas com chapa de aço
D’Água e Tubo de Sucção e, às vezes, na Casa
de Força de Usina Hidrelétrica.
estrutural soldadas; duas vigas cabeceiras
•
também em chapa de aço soldada;
Estes equipamentos compõem-se basicamente de
passadiços.
carro guincho e o pórtico rolante propriamente dito
Mecanismo
de
translação
da
ponte
composta por: motor elétrico; freio; redutor
ou, então, de guincho fixado na estrutura do
pórtico.
de velocidades; rodas; pára choque.
Os mecanismos de acionamento, a exemplo das
Diversos sistemas de segurança na elevação e
pontes rolantes, são feitos, na maioria das vezes,
translações
por motor elétrico.
são
previstos
para
garantir
a
segurança no manuseio da carga. Usualmente,
são previstos os seguintes dispositivos:
•
A alimentação elétrica, na maioria das vezes, é
Para elevação: fim de curso de ponto alto
feita por enrolador de cabos elétricos, que poderá
do moitão ou de contra peso; fim de curso
ser motorizado ou não.
de ponto alto e baixo do moitão; fim de
curso de excesso de carga; fim de curso
de cabo frouxo.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 336 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O carro guincho é constituído da mesma forma
Os Semi pórticos rolantes são variantes de projeto
que o da ponte rolante, que poderá ter ou não
tal qual os pórticos rolantes são equipamentos
cobertura.
que, normalmente, são montados em ambiente
externo como, por exemplo, no Tubo de Sucção
O pórtico rolante é composto pela estrutura, que
de Usina Hidrelétrica.
são duas vigas principais, quatro pernas, vigas de
fechamento superior, duas vigas cabeceiras,
A construção destes equipamentos é, em sua
passadiços e o mecanismo de translação do
totalidade, similar a dos pórticos rolantes, a menos
pórtico.
da estrutura que tem apenas duas pernas ao
invés de quatro pernas do pórtico, pois um dos
Diversos sistemas de segurança na elevação e
translações
são
previstos
para
garantir
lados é apoiado na estrutura do prédio da usina.
a
segurança no manuseio da carga. Usualmente,
II.3. TALHAS COM MONOVIA
são previstos os seguintes dispositivos:
A talha é um equipamento de levantamento de
•
Para elevação: fim de curso de ponto alto
construção compacta e possui grande gama de
do moitão ou de contra peso; fim de curso
aplicação.
de ponto alto e baixo do moitão; fim de
•
curso de excesso de carga; fim de curso
A talha pode até substituir o carro guincho na
de cabo frouxo; dispositivo indicador de
fabricação de ponte rolante de Casa de Força em
profundidade.
pórticos, em máquina limpa grades.
Para translação do pórtico: fim de curso de
extremo de percurso; fim de curso de
As talhas são muito utilizadas quando os locais
descarrilamento (opcional); fim de curso de
têm dimensões restritas.
tombamento (opcional); fim de curso de
•
anti-colisão (opcional); fim de curso de
Sua constituição é similar ao de um carro guincho,
posicionamento (opcional).
porém de construção compacta.
Para direção do carro: fim de curso de
Poderá
extremo de percurso.
ser
com
acionamento
elétrico
ou
acionamento manual por corrente de elos.
Estes equipamentos também se movimentam
Dependendo de sua capacidade, a talha poderá
sobre trilhos, que são fixados em concreto.
movimentar-se por uma monovia ou dupla viga.
Estes
equipamentos
são
utilizados
para
movimentação de materiais para a construção da
A monovia poderá, dependendo da capacidade
usina e para manuseio de comportas vagão,
e/ou da utilização, ser construída em perfil de aço
comporta ensecadeira, grades, entre outros.
laminado (com uma alma) ou em chapa de aço
estrutural soldada com duas almas.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 337 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.4. GUINDASTE DERRICK
Guindaste
Derrick
é
variando-se a tensão e freqüência dos mesmos.
um
equipamento
de
Normalmente, as velocidade variam entre uma
levantamento de construção bastante particular,
faixa de 10% a 100% da nominal de projeto. Esta
pois o guincho é montado no piso ou em local
variação de velocidade é de forma Stepless
abaixo do piso, e o guiamento do cabo de aço é
(contínua) ou em pontos pré-determinados.
feito através de roldanas, podendo ser usado em
tomadas d’água, onde pode atender a mais de um
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
equipamento, com a finalidade de retirar e colocar
as comportas das ranhuras.
III.1. PONTE ROLANTE E PÓRTICOS
Programas de manutenção preditiva reduzem os
O guindaste derrick possui um guincho de
custos gerais de manutenção e evitam paradas do
construção similar ao de um carro guincho, uma
equipamento pela observação antecipada de
coluna de sustentação e a lança.
problemas sérios. Pequenas regulagens, limpeza
e substituição de partes não somente mantêm a
O movimento de giro da lança pode ser feito
alta eficiência de operação da Ponte Rolante e do
através de volante manual ou por sistema com
Pórtico, mas também eliminam reclamações de
redutor de velocidade e motor elétrico ou por
operadores e pequenas paradas.
cilindro de acionamento hidráulico.
Determinar um programa de manutenção preditiva
II.5. CONTROLES ELÉT RICOS E ACIONAMENTOS
ELÉTRICOS
para satisfazer os requisitos de uma ponte rolante
ou pórtico em particular é virtualmente impossível,
A evolução tecnológica e a maior exigência do
devido aos numerosos fatores variáveis, tais como
mercado consumidor fizeram com que a indústria
natureza
desenvolvesse acionamentos mais precisos, com
atmosféricas locais, maneira de operar carga,
maior confiabilidade e menores custos. Um
entre outros. Entretanto, baseado na experiência,
exemplo típico do acima exposto é o inversor de
podemos estabelecer um programa médio.
de
carga,
aplicação,
condições
freqüência, que passou a ser parte integrante dos
novos acionamentos.
Este programa é baseado em 40 horas de
operação por semana (8 horas por dia, 5 dias por
Os acionamentos para os movimentos de pontes
semana). O cliente pode aplicar este programa
e/ou pórticos rolantes são feitos através de
proporcionalmente ao número de horas que o
motores de indução trifásico, rotor de gaiola
equipamento trabalhar por semana.
acionado
comandado
por
inversores
por
de
freqüência
Controladores
e
Lógicos
Programáveis (PLC) ou lógica à relés.
Este programa é de inspeções periódicas e
determinação das medidas corretivas exigidas
pela verificação de relatório preenchido na
Os inversores de freqüência têm por finalidade
inspeção. Como medida de economia e rapidez, o
controlar a velocidade dos motores elétricos,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 338 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
pessoal de manutenção que esteja inspecionando
A inspeção somente deve ser realizada após a
a ponte ou o pórtico pode também cuidar de
colocação da Ponte ou do pórtico em posição
pequenas regulagens, limpeza e reparos, onde
própria, do desligamento da chave geral e
necessários.
colocação de aviso de advertência, que só deverá
ser removido, após terminado o serviço, pela
A revisão periódica de antigos relatórios de
mesma pessoa que o colocou.
inspeção indicará a vida dos componentes da
ponte.
Isto
indicará
com
antecipação
a
necessidade de regulagem, reparo ou substituição
Inspeção Semanal:
•
Cabo
de
de componentes. A encomenda e substituição de
Redutores
partes
podem
minimizando,
ser
assim,
planejadas
o
Aço;
e
Gancho;
Roldanas;
Engrenagens
Externas;
em
avanço,
Motores; Freios e Embreagens; Painéis
e
despesa
elétricos; Chaves Mestras; Alimentação
tempo
envolvidos.
Elétrica do Carro.
III.1.1. Inspeções Diárias pelo Operador
Inspeção Mensal:
Verificar a operação de todos os dispositivos de
•
Cabo
de
Aço;
Gancho
do
moitão;
segurança e aviso, tais como chaves-limite,
Roldanas;
sirenes, lâmpadas, buzinas, botoeiras e outros
Painéis elétricos; Translação da Ponte ou
dispositivos de segurança.
do Pórtico; Transmissão; Roda; Mancais;
Motor;
Freios;
Controles;
Indicação da Capacidade; Estrutura e
Verificar o funcionamento de todos os freios. Ao
Pintura;
levantar a carga, assegurar-se de que os freios
Levantamento
reterão a carga. Fazer esta verificação levantando
Geração de Calor; Freios Eletrohidráulicos;
a carga, aproximadamente, a uns 300 mm acima
Chave-limite (fim-de-curso); Translação da
do piso.
Ponte; Trilho; Barramento de Alimentação
Inspeção
e
de
Arriamento
Operação;
Som
e
da Ponte.
II.1.2.
Procedimentos
para
Inspeção
da
Ponte
Rolante ou Pórtico (geral):
Inspeção Periódica:
Inspeção Diária:
•
•
Dispositivos de segurança do freio e
aparatos de alarme: Chave-limite (fim-decurso); Pára-choque; Outros Dispositivos
Inspeção Geral da Ponte: Viga e Trilho;
Tambor de Enrolamento; Fixação do Cabo;
Mancal; Motor; Pára-choques; Concreto do
caminho de rolamento
de Segurança; Freios Eletrohidráulicos e
Embreagens; Percurso da Ponte ou do
Pórtico
(Caminho
de
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
rolamento);
Redutores e Engrenagens Externas (pares
externos); Cabo de Aço.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 339 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV.1. PONTE ROLANTE E PÓRTICO
de rolos cônicos e rolamentos de agulhas, as
A seguir, são detalhados procedimentos de
pistas interna e externa podem ser montadas
substituição
individualmente, simplificando, desta forma, o
de
peças
nas
manutenções
corretivas:
processo de montagem.
IV.1.1. Retentor de Óleo
Um método melhor para montar o anel interno no
Os cantos chanfrados são recomendados para
eixo é usar uma prensa, pneumática ou hidráulica,
instalação suave e sem danos ao retentor. Cantos
de forma que a força real de montagem possa ser
vivos ou com rebarbas podem arranhar o retentor
observada, e as montagens excessivamente
e provocar vazamento.
apertadas ou excessivamente folgadas possam
ser detectadas.
A correta instalação do retentor assegura a boa
vedação.
Por
esse
motivo,
o
fabricante
Para
grandes
rolamentos
e
ajustes
de
recomenda o uso de ferramentas de instalação. O
sobrepressão, a montagem do anel interno no
esquadrejamento será obtido pressionando o
eixo pode, freqüentemente, ser facilitada pelo
retentor paralelamente à face frontal do furo ou
aquecimento do anel interno do rolamento a uma
encostado no fundo contra o ressalto do mesmo.
temperatura maior do que a do eixo, utilizando,
Qualquer superfície, sobre a qual o lábio do
assim, a expansão térmica.
retentor tenha de escorregar durante a instalação,
deve ser lisa e livre de pontos ásperos.
Quando o anel é montado no eixo, é necessário
que seja mantido encostado ao ressalto do eixo
É importante lubrificar previamente, passando um
até que se resfrie o suficiente para manter por si
pincel ou mergulhando em óleo (ou passando
mesmo a posição.
graxa), desde que o retentor seja de borracha
nitrílica (o mais usado), para evitar que o lábio
Em alguns casos, pode ser mais conveniente
seja danificado e tenha mal desempenho.
resfriar o eixo ou o anel externo do rolamento com
o uso de gelo seco para facilitar a montagem.
Recomenda-se o uso de ferramentas especiais de
instalação para evitar danos ao lábio do retentor,
Quando se usa este processo, deve-se tomar
decorrentes do escorregamento sobre chavetas,
extremo cuidado para evitar a corrosão devido à
rasgos de chavetas, furos, entre outros.
condensação da umidade atmosférica nas partes
frias e sua subsequente liquefação, contaminando
IV.1.2. Rolamentos
o rolamento. Estas partes devem ser, portanto,
O eixo, o alojamento e os demais elementos do
enxutas e revestidas com um óleo antiferruginoso
mecanismo
adequado após a montagem.
a
ser
montado
devem
ser
cuidadosamente limpos e inspecionados. No caso
de rolamentos que podem ser separados, tal
como rolamentos de rolos cilíndricos, rolamentos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 340 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV.1.3. Cabos de Aço
IV.1.5. Tambor
Antes de substituir o cabo de aço:
Para desmontagem, manutenção e montagem,
•
Verifique a superfície;
•
Prepare os cabos de aço conforme
siga as instruções do manual do fabricante.
especificado, corte-os no comprimento
IV.1.6. Redutor
previsto e estenda-os no solo em linha
Desmontagem:
•
reta;
•
•
Nunca
execute
qualquer
trabalho
na
Baixe o moitão até o nível do chão para
engrenagem ou acoplamento, sem antes
aliviar qualquer tensão no cabo de aço
estar absolutamente certo de que o motor
existente devido ao peso morto das peças
não poderá ser ligado a distância ou
de elevação;
automaticamente;
Inspecionar
necessário,
o
cabo
conforme
e
substituir,
instrução
se
•
Antes de desmontar a unidade, limpe a
área ao redor para poder conservar as
do
peças limpas e em ordem correta para
fabricante.
remontagem. Lembre-se de que as peças
usualmente são montadas na ordem
IV.1.4. Roldana Superior
•
Baixe o moitão no solo;
inversa da desmontagem. Atente também
•
Posicione-se a fim de ter acesso à roldana
para as marcas de casamento de peças
superior;
que, similarmente, afetam a remontagem;
•
•
•
•
Desaperte o parafuso de fixação do pino
•
para apoiar as peças usinadas de forma a
Se necessário, solde um suporte de
evitar
reforço para evitar que as roldanas caiam;
danificadas;
Coloque um parafuso de olhal no pino da
•
•
que
as
superfícies
sejam
Antes de iniciar a desmontagem, reveja
roldana e puxe-o com um guincho ou com
cuidadosamente a lista de peças de
um macaco de rosca;
componentes ou o desenho de montagem
Remova a roldana avariada ou quebrada
da unidade;
•
Desligue a unidade completamente dos
uma nova;
mecanismos acionados ou acionadores
Ao instalar a nova roldana, acomode o
para evitar qualquer possibilidade de
cabo na sua ranhura;
rotação acidental;
Introduza o pino da roldana por meio de
•
Fixe a placa de fechamento colando os
Drene o óleo da caixa do redutor mediante
remoção do bujão;
um martelo de madeira (ou plástico);
•
Providencie blocos de madeira ou calços
da roldana;
por meio de uma linga de arame e instale
•
•
•
Remova todos os tubos exteriores e
parafusos;
instrumentos
Levante e abaixe o moitão, sem carga, e
danificados;
para
evitar
que
sejam
verifique se há algum problema.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 341 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Remova as capas de retentores, tomando
•
Instale um macaco sob a trave;
cuidado para não danificar a gaxeta. Ao
•
Suspenda a trave da ponte ou o carro até
remover capas que têm de passar por
obter uma folga de 5 a 10 mm entre a roda
eixos, envolva com uma fita as extensões
e o trilho;
de eixos, rasgos de chavetas e outras
•
•
Solte os parafusos da trava do pino de
bordas afiadas para evitar danos aos
articulação (trave e truque) e remova o
retentores;
pino;
Anote a disposição das engrenagens para
•
Remova o conjunto do truque.
posterior remontagem.
Montagem:
•
Montagem:
•
Limpe cuidadosamente todas as peças
antes de montar. Examine atentamente os
truque da ponte ou carro;
•
componentes no que se refere a defeitos e
sinais
de
desgaste.
Substitua,
se
Instale o truque com a colocação de
articulação;
•
necessário;
•
Instale um novo conjunto de rodas no
Aperte os parafusos de fixação das traves
e verifique se o conjunto gira livremente;
Certifique-se de que as engrenagens
•
Abaixe o macaco da ponte ou carro;
sejam
•
Retire o macaco da extremidade da trave.
montadas
na
mesma
posição
anterior à desmontagem;
•
Se a engrenagem tiver um chanfro
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
somente em uma das extremidades do
A análise da vida útil econômica de pontes
furo,
rolantes e pórticos deve ser feita considerando-se
esta
extremidade
deve
ser
posicionada contra o ressalto do eixo.
as três partes principais do equipamento, ou seja,
estrutura, caminho de rolamento e mecanismos de
IV.1.7. Rodas
elevação e translação.
É recomendado, sempre que possível, estocar
conjuntos de roda ao invés de rodas, mancais e
eixos
separados,
para
maior
facilidade
de
substituição.
A estrutura apresenta grande robustez e, desde
que
se
tomem
os
cuidados
mínimos
de
manutenção para se evitar a corrosão da
estrutura, terá vida útil assegurada em mais de 50
Desmontagem:
anos.
Os
pórticos
rolantes,
por
estarem
•
Remova toda a carga do moitão;
•
No caso de roda da Ponte, mova o carro
inspeções e manutenções na estrutura que as
para o lado mais afastado do conjunto de
pontes, pois estas, normalmente, estão instaladas
roda envolvido;
em local abrigado dentro da casa de força.
•
normalmente instalados ao tempo, requerem mais
Certifique-se de que o circuito está
desligado;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 342 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os caminhos de rolamento, compostos de trilhos
[2] Asme Hydropower Mechanical design – The
laminados de alta dureza, terão vida superior aos
guide to Hydropower Mechanical design. HCI
50 anos, a menos que ocorra um desgaste
pubications. 1996
prematuro devido a falhas no projeto, na fundação
ou na operação do equipamento
Os mecanismos de translação e elevação são as
partes que maior manutenção exigirão por
possuírem
uma
maior
quantidade
de
componentes móveis normalmente sujeitos a
desgastes e falhas. Pesa, no entanto, a favor dos
mecanismos o fato de os mesmos apresentarem
boas condições de acesso para manutenção, e
como estes equipamentos operam com pouca
freqüência,
é
possível
programar
com
tranqüilidade as manutenções. O que ocorrerá
com o acionamento, diferentemente da estrutura e
dos caminhos de rolamento, é que, dentro da vida
útil do equipamento, é bem provável que sejam
feitas atualizações do equipamento, incorporando
certas melhorias que venham a ser desenvolvidas,
com o passar dos anos. Considerando a
realização
das
consideraremos
intervenções
a
vida
útil
citadas
acima,
econômica
dos
mecanismos das pontes rolantes e pórticos em 30
anos.
Considerando o conjunto das pontes e pórticos
rolantes, vimos prudente considerar a vida útil
econômica destes equipamentos como sendo 30
anos.
REFERÊNCIAS
[1] Schreiber, Gerhard P. Usinas Hidrelétricas.
Editora Edgard Blücher Ltda. – 1980.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 343 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Precipitador de Resíduos
RESUMO
estes equipamentos operarem, e o monitoramento
Os precipitadores de resíduos são equipamentos
inadequado na operação destes equipamentos
utilizados para retenção de partículas de um gás
compromete em muito a vida útil. Portanto, para
ou uma mistura de gases com objetivo de atingir
cada aplicação, deve-se escolher criteriosamente
níveis preestabelecidos aceitáveis antes de serem
o equipamento que é mais adequado para
exauridos para a atmosfera. Há uma diversidade
operação e aplicação de manutenções efetivas
grande nas configurações deste equipamento por
nos
tipo. Por exemplo, os precipitadores centrífugos:
trabalharem em diferentes regimes de operação,
existem deste tipo pelo menos dez configurações
por exemplo, gases com diferente composição e
distintas em que são escolhidas, dentre outras
química e material particulado das mais variadas
características: o tamanho das partículas, forma,
densidades e tamanho e, principalmente, os que
densidade
trabalham
do material a ser coletado, assim
mesmos.
Estes
com
via
equipamentos
úmida
e
ficam
por
mais
como o regime de operação do sistema como um
susceptíveis à corrosão podem ter sua vida útil
todo. Para cada combustível utilizado em um ciclo
diminuída. De forma geral, estes equipamentos,
de
normalmente, possuem uma vida útil por volta de
geração
a
vapor,
deve-se
utilizar
a
configuração mais conveniente. Dentre os tipos
existentes,
destacam-se
os
15 anos.
coletores
gravitacionais, centrífugos, inerciais, úmidos e os
I. INTRODUÇÃO
precipitadores
Os sistemas de precipitadores de resíduos
destes
eletrostáticos.
equipamentos
está
A
durabilidade
relacionada
às
constituem-se,
basicamente,
dos
coletores
condições de operação dos mesmos, pois estes
gravitacionais, centrífugos, inerciais, úmidos e os
equipamentos operam sob diferentes condições
precipitadores eletrostáticos.
que incluem características de ambos, ou seja,
tanto do gás quanto das partículas. Dentre as
Os coletores foram estudados com mais detalhe já
características do gás, incluem-se a temperatura,
neste século, principalmente após os anos 50,
a pressão e a composição. Sabe-se que o
tendo em vista maior preocupação com os
controle da temperatura em determinada faixa é
impactos ambientais onde alguns paises iniciaram
fundamental na vida útil do coletor de resíduo,
ações com intuito de diminuir a emissão de gases
enquanto que as partículas possuem forma,
poluentes para a atmosfera. Os coletores tipo
densidade e concentração. Estas características
centrífugos
são fundamentais, pois podem interferir nas
diversidade enorme de processos industriais, além
condições de operação preestabelecidas para
das plantas de geração de energia por serem
são
os
mais
utilizados
numa
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 344 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
eficientes e simples. Estes coletores foram
F.G.
estudados
Universidade da Califórnia.
com
mais
detalhe
por
vários
Cottrell,
professor
de
química
da
pesquisadores a partir do ano de 1938 até 1949.
Estes têm como característica importante o fato
Os precipitadores foram inicialmente testados em
de quase não requererem manutenção. No
diversas industrias até envolver as centrais de
entanto, esse item está relacionado às condições
geração de energia elétrica. O primeiro a ser
de operação, pois estes equipamentos operam
instalado nos Estados Unidos obedeceu à
sob
incluem
seguinte seqüência: nas indústrias de cobre e
características de ambos, ou seja, tanto do gás
zinco, em 1910; em seguida, na de cimento, em
quanto das partículas. Dentre as características
1912; na de papel, em 1916 e, finalmente, nas
do gás se incluem a temperatura, a pressão e a
plantas de geração de energia, em 1923.
diferentes
condições
que
composição. Enquanto que as partículas possuem
forma, densidade e concentração, que podem
Quanto
às
aplicações,
os
coletores
são
mudar dependendo da aplicação.
extremamente utilizados e são diversos os setores
industriais que utilizam estes equipamentos além
Em se tratando de partículas, o equipamento mais
adequado
para
este
fim
é
o
das centrais de geração de energia.
precipitador
eletrostático.
Quanto aos coletores, cita-se como fabricante a
Capmetal que atua no mercado desde 1968.
O Fenômeno da precipitação eletrostática é
conhecido a mais de 200 anos. Mas, ao contrario
Dentre
os
fabricantes
de
precipitadores
dos demais equipamentos para este fim, somente
eletrostáticos, destacam -se Logdge Sturtevant,
neste século é que este foi desenvolvido para
United Mcgill e General Eletric.
aplicações industriais.
II. CARACTERÍSTICAS
Os coletores eletrostáticos tiveram um grande
Dentre os coletores, os mais utilizados são os do
impulso a partir de 1960, principalmente devido à
tipo centrífugos. Também é comum encontrar com
necessidade de se resolverem problemas de
freqüência uma combinação entre eles. Estes
emissão de partículas reforçado pelo movimento
equipamentos são robustos e praticamente sem
Clean Air Acts de 1970, de 1977 e, ultimamente,
partes móveis. No caso dos coletores centrífugos
de 1990.
(ciclones), dependendo da configuração, podemse encontrar algumas paletas diretoras para
Apesar do conhecimento do fenômeno, pode-se
orientarem
dizer que a primeira aplicação com sucesso foi
turbilhonadores e a válvula rotativa e, em alguns
obtida para limpeza de gases industriais em 1907,
casos, o motor variador. O acúmulo de material
resultado este de algumas descobertas feitas por
em determinados pontos do equipamento pode
o
escoamento,
além
dos
dar início ao processo de corrosão. Outro fator
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 345 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
que compromete bastante a vida útil é a entrada
As câmeras de sedimentação são equipamentos
de umidade nos equipamentos herméticos.
de controle para coleta de material particulado
com
dimensões
razoavelmente
grandes,
Os precipitadores eletrostáticos, que vem sendo
conseguindo-se boas eficiências.
utilizados ultimamente, podem ser constituídos de
A perda de carga através de uma câmera
placas
Os
gravitacional é baixa e, em geral, não representa
precipitadores de placas planas possuem um
um acréscimo considerável a perda total do
sistema de limpeza normalmente feito com o
sistema devido ao seu aspecto construtivo que se
sacudimento
resume em contrações e expansões e quase não
planas,
arame
mecânico
e
das
os
úmidos.
placas
ou
por
acionamento pneumático. Ë importante ressaltar
existem partes móveis. No entanto, necessitam
que estes equipamentos trabalham com gases
periodicamente de inspeções para verificação de
com
suas estruturas, assim como a vedação e os
temperatura
acima
da
temperatura
atmosférica e que, muitas vezes, é comum a
níveis de vibração.
presença de enxofre no combustível, sendo as
superfícies metálicas bastante susceptíveis à
II.1.1. Vantagens e Desvantagens
corrosão. Outro fator que influencia muito a vida
Os usos mais comuns de câmeras gravitacionais
útil do precipitador é a estanqueidade do mesmo,
são como um pré-coletor em operações de refino
ou seja, a entrada de umidade propicia o processo
de metais (para as partículas grossas). Além das
mais acelerado de corrosão.
plantas de geração de energia, podem ser
encontrados em indústrias alimentícias (cascas e
Os precipitadores mais comumente utilizados são
películas), em caldeiras de alimentação de carvão
do tipo gravitacionais, inércias e os mais eficientes
(cinzas carreadas), entre outros. As maiores
para
vantagens estão relacionadas ao baixo custo,
captura
de
material
particulado:
os
pequeno desgaste, baixa potência consumida,
precipitadores eletrostáticos.
simplicidade de projeto, construção e instalação.
Além disso, pode ser utilizada com efluentes
II.1. COLETORES GRAVITACIONAIS
Este
tipo
de
coletor
utiliza
a
deposição
gasosos
em
baixa
temperatura.
Dentre
as
gravitacional das partículas pelo fluxo gasoso.
desvantagens, podem-se citar a baixa eficiência
Portanto, é necessário que a velocidade do gás
para partículas menores e o grande espaço
seja substancialmente reduzida para possibilitar a
requerido para instalação.
deposição das partículas dentro da câmara.
Existem inúmeras maneiras de se classificarem as
II.2. COLETORES INERCIAIS
câmeras de sedimentação de acordo com a
Existem vários tipos, um dos mais utilizados é a
forma, complexidade, tipo de partícula a coletar,
chamada câmara de impactação. Ela faz com que
entre outros.
o fluido que carreia as partículas se choque com
os obstáculos com mudanças bruscas de direção,
após aumentar-se sua velocidade. Isso faz com
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 346 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
que as partículas com inércia sejam impactadas e,
em sua maioria, coletadas.
Existe uma diversidade enorme de ciclones:
•
Ciclone simples de entrada tangencial;
Quanto à perda de carga, pode-se dizer que ela
•
Ciclone simples de entrada envolvente;
varia com o número de obstáculos e com o
•
Ciclone simples de entrada curva;
número de mudanças de direção, da densidade
•
Ciclone simples de entrada axial;
da partícula, da velocidade do gás, do material de
•
Ciclone simples de corpo cilíndrico;
construção e acabamento das superfícies.
•
Ciclone simples de corpo cilíndrico/cônico;
•
Ciclone simples de corpo curvo;
•
Ciclones múltiplos;
•
Coletores scroll;
•
Ventilador reduzido;
•
Coletor tipo turbo compressor.
II.2.1. Vantagens e Desvantagens
Também os coletores inerciais são utilizados
como pré-coletores para diminuir a carga de
poeira de maior tamanho para posterior coleta no
coletor principal. Como as câmeras gravitacionais,
as câmeras inerciais são de baixo custo, pequeno
desgaste, baixa potência consumida e podem ser
utilizadas para limpeza de efluentes em altas
temperaturas. Dentre as desvantagens, podem-se
citar a baixa eficiência para partículas menores e
o grande espaço requerido para instalação.
II.3. COLETORES CENTRÍFUGOS
Nos coletores centrífugos, pretende-se fazer agir
sobre as partículas as forças centrífugas para
possibilitar a coleta. A força centrífuga é aplicada
sobre as partículas e, várias vezes, mais intensas
que a força da gravidade empurrando as
partículas em direção às paredes do ciclone,
retirando-a do fluxo gasoso.
II.3.1. Vantagens e Desvantagens
Coletores centrífugos têm enorme aplicação na
indústria para coleta de material particulado. As
maiores vantagens estão relacionadas ao baixo
custo, pouca necessidade de manutenção e
simplicidade de construção.
Suas principais desvantagens estão ligadas à
baixa eficiência para partículas inferiores a 5 µm.
A abrasão excessiva e a possibilidade de
entupimento
pela
presença
de
altas
concentrações de poeiras, principalmente, as de
menor diâmetro, mais molas, mais higroscópicas,
mais pegajosas podem dar início a um processo
de corrosão.
O gás, entrando tangencialmente no topo do
ciclone, cria um fluxo espiral descendente entre a
parede e o duto de saída. Esta chamada espiral
principal estende-se até a base do cone e retorna
ao movimento espiral ascendente interno a
chamada espiral interna, que se estende até o
duto de saída, dando descarga ao gás limpo.
II.4. COLETORES ÚMIDOS
O gás, carreando material particulado, é forçado
através de uma aspersão de gotas, com as quais
as partículas se chocam, se depositam por
difusão, e também agem como núcleo de
condensação
de
água,
conseqüentemente,
aumentando de tamanho o que torna sua coleta
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 347 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
mais fácil. Portanto, podemos dizer que os quatro
se ioniza, e os íons chocam-se ou depositam-se
mecanismos de coleta mais importantes nos
nas partículas, carrega-as eletricamente e faz com
coletores
elas migrem em direção ao pólo de carga
úmidos
são
a
impactação,
a
interceptação, a difusão e a condensação. Esse
contrária.
tipo de coleta fica muito susceptível ao processo
de corrosão.
Este
é
o
princípio
básico
da
precipitação
eletrostática de partículas, que permite a posterior
II.4.1. Vantagens e Desvantagens
coleta das mesmas e a sua adequada disposição
Dentre as vantagens podem-se citar:
final.
•
Pode coletar partículas e gases ao mesmo
tempo;
Os precipitadores eletrostáticos constituem-se,
•
Dissolve partículas solúveis;
basicamente, das placas, eletrodos e sistema de
•
Executa
•
a
função
secundária
de
exaustão. Ultimamente, com o desenvolvimento
resfriamento;
dos novos materiais, têm-se substituído algumas
Gases e névoas corrosivas podem ser
partes metálicas constituintes dos mesmos.
coletados e neutralizados;
•
Evita riscos de poeira e explosão pela
II.5.1. Vantagens e Desvantagens
presença de gases e poeiras combustíveis;
Dentre as vantagens podem-se citar:
•
Seu tamanho geral é pequeno;
•
Seu custo inicial é baixo.
•
Pode tratar grandes vazões de gases a
altas temperaturas;
Desvantagens:
•
Perda de carga é muito pequena;
•
Apresenta alta eficiência de coleta numa
faixa de tamanho de partículas;
•
Recristaliza matérias solúveis;
•
Necessita de leito de sedimentação para
•
Os custos de operação e manutenção são
baixos.
partículas;
•
Alta taxa de corrosão;
•
Consumo de água.
Desvantagens:
•
Alto custo inicial;
II.5. PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS:
•
Requer grande espaço;
Atualmente, com a maior exigência dos órgãos
•
Apresenta perigos causados pela alta
ambientais,
precipitadores
estão
sendo
eletrostáticos
introduzidos
cuja
tensão;
os
principal
•
Só serve para material particulado;
finalidade é a captura de material particulado.
Estes funcionam da seguinte forma: em contato
Quanto
à
obsolescência
tecnológica
destes
com uma alta diferença de potencial, o ar se
equipamentos, vale ressaltar a utilização de novos
ioniza. Se o fluxo de ar que carrega as partículas
materiais mais resistentes à corrosão e a
passa por uma alta diferença de potencial, o gás
possibilidade de um monitoramento de parâmetros
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 348 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
de operação, como a temperatura, a partir de
sistema de aquisição de dados.
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Conforme mencionado anteriormente, existe uma
Este tipo de manutenção está direcionada
diversidade enorme destes equipamentos com
principalmente para os sistemas de exaustão
aplicações as mais diversificadas, tendo em vista
onde faz monitoramento dos rolamentos e
as mais variadas condições do meio. Portanto,
verificação de desbalanceamento.
chega-se à conclusão que pode ser vista na
tabela a seguir.
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Basicamente,
as
manutenções
preventivas
Vida útil dos equipamentos para efeito
de depreciação
consistem na verificação do sistema de limpeza e
descarga destes equipamentos e inspeções
Coletores gravitacionais
15
Deve ser realizada uma inspeção para verificação
Coletores Centrífugos
15
de vazamentos.
Coletores Inerciais
15
Coletores úmidos
15
Precipitadores eletrostáticos
10
visuais para verificação das condições estruturais.
Nos precipitadores eletrostáticos, verificam-se,
ainda, os pontos de aquecimento dos contatos de
eletrodos utilizando aparelhos com princípio de
REFERÊNCIAS
termovisão. Verificam-se ainda os níveis de
[1] Mesquita, A.L.S., et al. Engenharia de
vibração.
Ventilação Industrial. São Paulo 1985.
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
[2] Dorman R.G. Dust Control and Air Cleaner.
Nos coletores, é comum a desobstrução em
Oxford, 1974.
determinados
pontos
dos
equipamentos,
principalmente nos estrangulamentos. Reparos no
[3] Mycock, J.C., et al. Handbook of Air Pollution
sistema de vedação. Troca de componentes
Control Engineering and Technology, 1995.
desgastados pela erosão.
Os precipitadores eletrostáticos passam por
manutenções
corretivas
devido
ao
estágio
avançado de corrosão onde se trocam placas e
eletrodos, sendo estes danificados principalmente
nos pontos de fixação. São comuns estas
manutenções corretivas ocorrerem de três em três
anos e uma série de placas e eletrodos serem
trocados.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 349 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Protetor de Rede
RESUMO
considerando-se
Para garantir a proteção e a confiabilidade dos
estimada em 20 anos.
sistemas de distribuição é imprescindível um
I. INTRODUÇÃO
projeto bem elaborado de proteção que abrange
O transformador de distribuição juntamente com
desde
de
seus dispositivos de proteção é como uma
local
de
subestação
Como
o
a
especificação
proteção
até
instalação
a
e
dos
determinação
conexões
dispositivos
do
utilizadas.
em
estes
aspectos,
miniatura
que
pode
ser
constitui
a
transformação final de tensão entre a estação
transformador de distribuição, que representa o
geradora
e
o
principal equipamento do sistema de distribuição,
transformador de distribuição é pequeno e de
é pequeno e de custo reduzido, e usualmente
custo reduzido, sendo usualmente montado em
montado em poste e em localizações de difícil
poste e em localizações de difícil acesso, os
acesso, os dispositivos de proteção devem ser
dispositivos de proteção devem ser baratos,
baratos, pequenos, leves, simples e confiáveis.
pequenos, leves, simples e confiáveis. Além disso,
Para assegurar a proteção dos transformadores,
os dispositivos de proteção devem ter também a
existem alguns métodos usados que empregam
capacidade
diferentes dispositivos de proteção e diferentes
atmosféricas.
de
consumidor
suportar
final.
severas
Como
o
descargas
configurações de conexão. Contudo, para garantir
uma proteção completa, deve-se utilizar o método
Além da proteção contra impulsos atmosféricos, o
de proteção três pontos. Dentre os dispositivos de
transformador de distribuição normalmente inclui
proteção, os pára-raios tipo válvula convencionais
proteção contra curto-circuito interno e curto-
são os mais indicados para transformadores que
circuito secundário ou sobrecargas. Esta proteção
exigem
montados
consiste tanto de fusíveis de alta tensão montados
separadamente. O pára-raio de distribuição, pela
externamente ao transformador, quanto de elos-
própria característica de operação, acaba sendo
fusíveis de alta tensão e um disjuntor secundário
um ponto mais propenso a falhas. Como a
montado internamente e incluído como parte do
manutenção restringe-se a uma simples inspeção
transformador.
dispositivos
de
proteção
visual, limpeza e a pequenos ajustes mecânicos, a
qualidade
dos
processos
e
dos
materiais
II. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
utilizados na fabricação do pára-raio é que
O transformador de distribuição, do mesmo modo
determinarão a vida útil do mesmo. A vida útil
que os grandes transformadores de potência,
econômica
contem três grupos de isolação sujeitos a
dos
protetores
de
redes,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 350 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
solicitações
de
tensão,
que
devem
ser
consideradas no projeto de proteção, a saber:
•
•
•
tensão de disparo dos dispositivos de proteção de
baixa
tensão.
Portanto,
é
extremamente
A isolação entre o enrolamento de alta
importante que os dispositivos de proteção dos
tensão e o núcleo ou carcaça;
circuitos de distribuição sejam colocados e
A isolação entre o enrolamento de baixa
conectados devidamente de acordo com os
tensão e o núcleo ou carcaça;
aparelhos que eles estejam protegendo.
A isolação entre os enrolamentos de alta e
III.
baixa tensão.
MÉTODOS
DE
CONEXÃO
DOS
DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO
Existem, contudo, duas condições que fazem a
Existem
proteção dos transformadores de distribuição
dispositivos
diferirem dos transformadores de potência de alta
transformadores de distribuição contra impulsos
tensão:
atmosféricos comumente conhecidos:
•
•
três
esquemas
de
de
proteção
conexão
para
A diferença da relação entre a intensidade
•
Método de conexão separada;
do impulso e a tensão de operação;
•
Método de interconexão;
Os efeitos da localização e conexão dos
•
Método de proteção três pontos.
de
proteger
dispositivos de proteção.
III.1. MÉTODO DE CONEXÃO SEPARADA
O transformador de distribuição tem uma relação
Este método de proteção está ilustrado na figura
muito maior, o que permite aos dispositivos de
1. Os dispositivos de proteção são conectados
proteção da baixa tensão terem uma relação de
entre os condutores do primário próximos ao
proteção maior do que a exigida para tensões
transformador e o terra do poste. O neutro do
maiores.
secundário
é
normalmente
aterrado
separadamente.
O efeito da localização e conexão dos dispositivos
de
proteção
transformadores
descargas
é
mais
de
distribuição.
atmosféricas
acentuado
nos
AT
BT
nos
Como
as
circuitos
de
distribuição e nos circuitos de transmissão de alta
tensão são próximas em magnitude, as quedas
efetivas das tensões de impulso nos cabos
condutores para os dispositivos de proteção e
Protetores
Figura 1 – Método de Conexão Separada
através das conexões de terra dos dois circuitos
são próximas. Enquanto estas quedas de tensão
podem ser somente uma parcela da tensão de
disparo do dispositivo de proteção para as
III.2. MÉTODO DE INTERCONEXÃO
A interconexão direta consiste na conexão dos
dispositivos de proteção a partir das linhas do
tensões maiores, elas podem ser várias vezes a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 351 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
primário diretamente ao neutro do secundário,
AT
BT
conforme figura 2.
AT
BT
Protetores
Gaps
Protetores
Figura 3 – Método de Proteção Três Pontos
Figura 2 – Método de Interconexão
Da mesma forma, o dispositivo de proteção entre
A tensão de impulso que pode existir entre o
o secundário e a carcaça (geralmente um gap)
enrolamento
é
limita a tensão entre estas partes e a tensão de
definitivamente limitada à tensão de disparo dos
ruptura do dispositivo. Com a tensão entre o
dispositivos de proteção. O potencial do núcleo e
enrolamento de alta tensão e o núcleo ou carcaça
da carcaça, devido ao acoplamento eletrostático
e a tensão entre o enrolamento de baixa tensão e
com o enrolamento secundário, normalmente
o núcleo ou carcaça definitivamente limitadas, a
cresce junto com os enrolamentos primário e
tensão entre os enrolamentos também é limitada.
primário
e
o
secundário
secundário durante uma descarga, limitando a
tensão entre os enrolamentos e o núcleo. Esta
conexão é um melhoramento sobre a conexão
convencional, pois elimina o fator de queda de
III.4. PROTEÇÃO DE BANCOS TRIFÁSICOS DE
TRANSFORMADORES
As falhas do método de conexão separada de
proteção se aplicam igualmente bem para a
tensão no condutor de terra do pára-raio.
proteção de transformadores trifásicos ou bancos
trifásicos de transformadores nos circuitos de
III.3. MÉTODO DE PROTEÇÃO TRÊS PONTOS
Este
esquema,
ilustrado
na
figura
3,
definitivamente limita a tensão através dos três
grupos
de
isolação
do
transformador
independentemente das conexões e resistências
do terra.
distribuição.
O
método
de
interconexão
geralmente não é aplicável porque não existe um
neutro no secundário a menos que o secundário
esteja conectado em estrela. Ás vezes uma fase
do secundário ou o ponto médio de uma das fases
é aterrado conforme mostrado pelas linhas
Os dispositivos de proteção conectados entre as
tracejadas da figura 4.
linhas de alta tensão e a carcaça definitivamente
limitam a tensão entre estas partes e a tensão de
disparo do dispositivo de proteção.
O esquema de proteção três pontos, conforme
figura 4, é aplicável a qualquer conexão dos
enrolamentos. Um dispositivo de proteção é
conectado entre cada enrolamento de fase
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 352 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
primário e a carcaça diretamente ou através de
IV.1. GAP PLANO A AR
um gap de isolação.
São
algumas
vezes
usados
para
proteger
transformadores de distribuição. A relativamente
alta robustez elétrica do isolante do transformador
torna possível oferecer um satisfatório grau de
proteção para o transformador contra impulsos
atmosféricos sem a necessidade de diminuir o
espaçamento do gap para um valor no qual vários
arcos possam ocorrer devido a impulsos menores.
Contudo, o dispositivo não irá restabelecer a
tensão
após
uma
descarga
sem
momentaneamente desenergizar o circuito, o que
usualmente resulta na queima de um fusível do
transformador ou de um ponto de seccionalização
da linha.
Gap
Figura 4 – Proteção Três Pontos Aplicada a
Os espaçamentos do gap associados com as
Transformadores de Distribuição Trifásicos
baixas tensões de operação são necessariamente
Da mesma forma, um dispositivo de proteção é
conectado entre cada condutor de fase secundário
e
a
carcaça.
As
carcaças
de
todos
os
transformadores de um banco são ligadas juntas.
Com esta conexão, os enrolamentos de todos os
transformadores são protegidos indiferentemente
das condições de aterramento ou se o impulso
baixos de tal forma que a não ser que o gap esteja
fechado ou protegido, vários arcos podem ocorrer
devido a passarinhos ou objetos estranhos que
passem pelo gap. Gaps duplo de diferentes
construções são ás vezes usados para minimizar
este problema. Como os transformadores de
distribuição são freqüentemente colocados em
locais remotos, é importante evitar ao máximo a
origina no circuito primário ou secundário.
troca de fusíveis. Por esta razão e de certa forma
IV. DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO PARA
TRANSFORMADORES DE DISTRIBUIÇÃO
Existem três classes gerais de dispositivos usados
para
a
proteção
de
transformadores
impulsos com frente de onda íngreme, os gaps
planos a ar não são extensamente usados para
proteger transformadores de distribuição.
de
distribuição assim como para a proteção de
subestações de alta tensão:
devido à questionável proteção obtida para
IV.2. TUBOS PROTETORES
O tubo protetor do tipo distribuição consiste
•
Gap plano a ar;
essencialmente de um pequeno gap a ar, um tubo
•
Tubo protetor;
difusor, e ás vezes um resistor, todos conectados
•
Pára-raio tipo Válvula Convencionais.
em série. O gap série é só suficiente para isolar o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 353 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
tubo da tensão normal, eliminando assim uma
IV.3.
PÁRA-RAIOS
solicitação contínua de tensão pelo tubo difusor. O
CONVENCIONAIS
propósito do resistor série quando usado é para
O
limitar a corrente subseqüente, fazendo com que a
freqüentemente mais empregado para a proteção
aplicação do tubo independa da corrente de curto-
de transformadores de distribuição convencionais,
circuito do sistema.
ou seja, transformadores que exigem dispositivos
pára-raio
tipo
TIPO
válvula
VÁLVULA
é
o
dispositivo
de proteção montados separadamente.
Depois que o gap atua, a tensão de disparo é
igual à queda do arco no tubo mais a queda
Dados práticos demonstram a habilidade que os
através de resistor, se um for usado. O resistor
pára-raios tipo válvula convencionais têm para
série é geralmente montado com um gap em
fornecer
paralelo que limita a tensão através do resistor. Se
transformadores
o
com
modernos eliminaram as dificuldades mecânicas
magnitude suficiente para atuar o gap, o gap tira o
experimentadas nos projetos anteriores que
resistor fora do circuito de descarga. Neste caso a
resultavam em uma taxa relativamente alta de
tensão de disparo é a queda através do tubo.
falhas e reclamações freqüentes de rádio-
Elevadas correntes de descarga suficientes para
interferência.
atuar o gap paralelo, produzem uma ação de
magnitudes da crista de impulsos juntamente com
desionização no tubo suficiente para extinguir a
testes
corrente depois da descarga, eliminando com isso
posteriores com capacidade de descarregar
a corrente subseqüente.
correntes de descarga com crista de elevada
impulso
atmosférico
tiver
corrente
um
em
alto
grau
de
Medições
laboratório
de
proteção
distribuição.
em
levaram
para
Projetos
campo
a
das
projetos
magnitude. Dados mais recentes mostram que o
Embora a tensão de atuação do gap do tubo
pára-raio para distribuição deve ser capaz
protetor seja maior do que a de um pára-raio do
também de descarregar correntes de descarga de
tipo válvula, particularmente para atrasos de
longa duração.
tempo curto, o tubo protege adequadamente os
modernos transformadores de distribuição para
Atualmente existem disponíveis pára-raios tipo
13,8 kV ou menores se devidamente conectados.
válvula capazes de operarem com impulsos de
Testes em laboratório e dados práticos têm
crista elevada ou impulsos de longa duração.
demonstrado a habilidade de um tubo para
descarregar severas quedas de raios. Esta
característica juntamente com a habilidade de
suportar tensões momentâneas altas do sistema
torna o tubo protetor especialmente apropriado
para aplicações em circuitos rurais.
IV.4. TRANSFORMADORES À PROVA DE IMPULSO
E TIPO CSP
Os transformadores de distribuição à prova de
impulso contêm juntamente com as partes do
transformador os dispositivos para a completa
proteção de impulsos. Um pára-raio tipo expulsão,
conhecido como pára-raio De-ion é conectado
entre cada terminal primário e a carcaça. Estes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 354 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
pára-raios juntamente com buchas de baixa
Como seu antecessor, ele contem proteção
tensão garantem a proteção de impulso pelo
completa contra raios, garantida pelos pára-raios
método três pontos, possibilitando pela primeira
de alta tensão De-ion e pelas buchas de baixa
vez proteger completamente todos os três
tensão, sendo montados de modo a oferecer
principais isolamentos.
proteção três pontos, conforme mostrado na figura
5. Além disso, um disjuntor interno conectado
Estes transformadores à prova de impulso exigem
entre os enrolamentos de baixa tensão e os
ainda a instalação de chaves-fusíveis externas
terminais
para desconectar o transformador da linha no
transformador contra sobrecargas ou curtos-
caso de sobrecarga no secundário, curto-circuito
circuitos secundários. Finalmente, a proteção dos
ou falhas internas. A queima destes fusíveis e às
alimentadores de alta tensão contra falhas
vezes a falha de desligamento constituem uma
internas do transformador é feita através de elos-
grande parte dos problemas verificados com os
fusíveis internos que desempenham todas as
transformadores de distribuição causados por
funções da chave-fusível, de modo que nestes
impulsos atmosféricos. Uma proteção adequada
transformadores nenhum dispositivo de proteção
contra sobrecarga e curto-circuito não pode
externa
depender sempre da chave-fusível. Além disso, a
transformadores
montagem
completamente os transformadores à prova de
da
chave-fusível
incrementa
necessariamente o custo e a complicação da
de
é
baixa
tensão
necessário.
protegem
Por
substituíram
isso,
o
estes
quase
que
impulso.
instalação do transformador.
O elemento bimetálico de trip do disjuntor que é
Gaps
De-ion
acionado tanto por sobrecorrente como pela
temperatura do óleo, é calibrado para seguir de
Elo-Fusível
perto as características térmicas de carga-tempo
permitidas para os enrolamentos do transformador
e fornecer carga de acordo com a temperatura do
cobre.
Gap
V. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Sinalização
de Sobre
Temperatura
A manutenção preventiva de protetores de rede
Disjuntor
Secundário
Gap
restringe-se basicamente a uma inspeção visual
envolvendo
principalmente
os
pára-raios.
A
inspeção deverá ser dirigida para os seguintes
Figura 5 – Diagrama do Transformador CSP
detalhes:
•
O transformador de distribuição completamente
Em primeiro lugar, deve-se anotar as
posições onde faltam pára-raios, sendo
auto protegido (CSP) supera estas dificuldades.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 355 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
•
recomendável a sua instalação, em função
ajustes
necessários
após
a
verificação
das normas técnicas.
problemas na manutenção preventiva.
de
Verificação da posição na cruzeta, quanto
a afastamentos.
VII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Verificação das condições da ferragem de
Os protetores de rede compreendem alguns
sustentação e do aperto das porcas.
dispositivos
Verificação das condições da porcelana,
especificações
da acumulação de pó, do indicador de
funcionamento a que se destinam. Um mau
defeito acionado e da continuidade da
dimensionamento da proteção, além de acarretar
terra.
problemas ao sistema de distribuição como um
de
proteção
especiais
que
para
exigem
o
correto
todo, ocasiona um desgaste mais rápido dos
Nas proximidades de fábricas ou de estradas de
dispositivos de proteção influenciando diretamente
terra, a acumulação de pó (químico ou poeira)
na vida útil dos mesmos, e por vezes até mesmo a
afeta a operação dos gaps internos, pela alteração
destruição do dispositivo. Um gap mau ajustado,
do campo eletrostático. Os gaps podem centelhar
por exemplo, pode constantemente fechar arcos
a uma tensão indesejável ou podem falhar ao
devido a simples sobretensões ou em alguns
interromper o arco iniciado por um surto de
casos nem mesmo atuar na ocorrência de surtos
tensão. Esta falha geralmente causa a destruição
de tensão. O local de instalação e a conexão
do pára-raio. No caso dos descarregadores, deve-
usada são outros pontos importantes para garantir
se verificar as condições físicas dos gaps,
a operação adequada e segura dos dispositivos
ferragens e isoladores.
de proteção, aumentando a confiabilidade do
sistema. O pára-raio de distribuição, pela própria
de
característica de operação, acaba sendo um ponto
sinais
mais propenso a falhas. Como a manutenção
indesejáveis de radiointerferência, emitidos por
restringe-se a uma simples inspeção visual,
componentes das redes e linhas de distribuição.
limpeza e a pequenos ajustes mecânicos, a
As radiointerferências devidas à distribuição
qualidade
resultam de porcelanas quebradas ou rachadas,
utilizados na fabricação do pára-raio é que
vazamentos, partes muito próximas ou mau
determinarão a vida útil do mesmo.
Outra
inspeção
radiointerferência
importante
que
objetiva
é
captar
a
dos
processos
e
dos
materiais
contato que podem ocorrer para os pára-raios,
buchas de transformador e chaves-fusíveis que
Portanto, considerando-se estes aspectos, pode-
compõem os protetores de rede.
se considerar a vida útil econômica dos protetores
de rede como sendo de 20 anos.
VI. MANUTENÇÃO CORRETIVA
A manutenção corretiva resume-se à troca de
REFERÊNCIAS
elementos defeituosos, como fusíveis queimados,
[1]
buchas de transformador, ou mesmo simples
Reference Book, by Central Station Engineers of
Electrical
Transmission
and
Distribution
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 356 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
the Westinghouse Electric Corporation. East
Pittsburgh, Pennsyvania. 4a edição, 1950.
[2] CODI. Manutenção e operação de sistemas de
distribuição.
Eletrobrás.
Centrais
Rio
de
Elétricas
Brasileiras.
Janeiro.Editora
Campus-
Eletrobrás, 1982.
[3] Catálogos e manuais de Fabricantes.
[4] Relatórios de Concessionárias.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 357 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Reator (ou Resistor)
RESUMO
I. INTRODUÇÃO
Os reatores para sistemas de potência são
Os reatores de potência é um equipamento
equipamentos elétricos que, são destinados a
elétrico destinado a introduzir no sistema elétrico
introduzir impedância num sistema de potência,
de potência uma impedância com características
sendo a sua principal componente a reatância
de reatância indutiva.
indutiva.
O
reator
de
potência
pode
ser
classificado ou denominado de acordo com o tipo
Estes reatores possuem as seguintes definições e
de utilização, si to é, reator de derivação, série,
aplicações:
aterramento de neutro, supressão de arco,
•
Reator de derivação, destinado a ser
alisamento, filtro de harmônicos e trifásico de
ligado entre fases, ou entre fase e neutro
aterramento. Para cada uma destas utilizações do
ou entre fase e terra, num sistema de
reator de potência, deve-se fazer um projeto
potência, normalmente para compensação
técnico de fabricação, visando atender às suas
da corrente capacitiva do sistema;
necessidades de operação. Os reatores são
dimensionados
para
funcionarem
•
Reator série, destinado a ser ligado em
sob
série num sistema de potência, seja para
determinadas condições de carga, temperatura do
limitação de corrente nos casos de falta no
meio da resfriamento e altitude de 1000 metros.
sistema ou para distribuição de carga em
Os reatores podem ser do tipo imersos em óleo
circuitos paralelos, quando ligados em
com resfriamento natural a ar, secos com
série com bancos de capacitores, o reator
resfriamento natural, imersos em óleo com
irá limitar a corrente inrush, quando este
ventilação forçada a ar ou secos com ventilação
reator for conectado em série com bancos
forçada a ar. A redução na expectativa de vida do
de
reator de potência se dará devido, principalmente,
transmissão, este irá melhorar a regulação
à deterioração da isolação em função do tempo e
da tensão, reduzir o nível de flicker e
da temperatura. Para o bom funcionamento dos
também
reatores de potência deve-se utilizar dentro dos
transmissão da linha;
limites recomendados pelos fabricantes e também
•
capacitores
de
aumentar
uma
a
linha
capacidade
de
de
Reator monofásico de aterramento de
realizar as manutenções previstas ao longo de
neutro, destinado a ser ligado entre o
sua vida útil. Com isso a expectativa de vida útil
neutro de um equipamento elétrico e a
destes reatores de potência é de 20 anos.
terra, com o objetivo de limitar as correntes
da falta para a terra;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 358 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Reator de supressão de arco, é um reator
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
de aterramento de neutro dimensionado
Os reatores de potência são dimensionados para
para compensação da corrente capacitiva
funcionar sob as seguintes condições normais:
durante uma falta para a terra, este reator
•
Altitude de até 1000 metros;
é utilizado em aterramento ressonante ou
•
Temperatura
de
como “Bobina de Petersen”;
superior a 30ºC para o resfriamento a ar;
Reator trifásico de aterramento, é um
•
Temperatura
máxima
do
meio
de
reator de características adequadas para
resfriamento; de 30ºC e média diária não
constituir um neutro artificial num sistema
superior a 25ºC para o resfriamento a
trifásico
água.
sem
neutro,
de
podendo
ser
transformadores
de
Reator
de
Para as condições especiais de funcionamento,
alisamento,
utilizados
em
estes transformadores exigem uma construção
sistemas de corrente contínua visando
especial e/ou revisão de alguns valores nominais,
reduzir as tensões harmônicas e também
instalação e deverão ser levadas ao conhecimento
reduzir o nível da corrente no caso de
do fabricante. A seguir são listados alguns
ocorrência de uma falta;
exemplos de condições especiais:
Reator shunt, destinado para compensar
•
as características capacitivas de linhas de
transmissão longas, neste caso, são
transformador de alta tensão;
Reator
para
filtro
de
harmônicos,
Instalação em altitude superior a 1000
metros;
•
conectados no enrolamento terciário do
•
meio
resfriamento; de 40ºC e média diária não
aterramento
•
do
de alta impedância, conhecido também
denominado
•
máxima
Exposição a umidade excessiva, atmosfera
salina, gases ou fumaças prejudiciais;
•
Sujeitas a vibrações excessivas;
•
Funcionamento em regime ou frequências
destinadas a reduzir, bloquear ou prover
não usuais ou com forma de onda
um caminho de baixa impedância para as
distorcidas ou asimétricas.
correntes harmônicas produzidas pelas
cargas não lineares existentes no sistema
Os reatores projetados para altitudes de até 1000
elétrico.
harmônicas
metros poderão ser instalados em instalações
causam uma série de problemas, tais
com altitudes superiores, desde que a isolação
como,
seja coerente com o nível de isolamento do reator
Estas
correntes
aumento
das
perdas,
mau
funcionamento dos sistemas de controle,
pois
elevado nível de corrente de neutro. Para a
abaixamento da rigidez dielétrica do ar.
com
o
aumento
da
altitude
há
um
construção destes filtros, os reatores são
associados
a
capacitores
e,
ocasionalmente, a resistores.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 359 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Um reator com núcleo de ar poderá ter duas
tecnologia de construção: encapsulado ou aberto,
conforme descrito a seguir:
•
Aberto, o enrolamento do reator consiste
em um ou mais perfis extrudados de
alumínio de seção retangular. Cada espira
é separada por espaçadores de fibra de
vidro e o enrolamento completo é fixo por
Figura 2 – Reator com núcleo de ar encapsulado
meio de tirantes conforme apresentado na
Figura 1.
Existem também os reatores com núcleo imersos
em óleo isolante, descrito a seguir, sendo que
estes reatores deverão possuir um regime de
inspeção periódico devido à presença do óleo
isolante. O óleo a ser utilizado deverá ser do tipo
A para tensão nominal superior a 34,5 kV e do tipo
B para tensão inferior a 34,5 kV.
A tanque e a tampa do reator devem ser de
chapas
Figura 1 – Reator com núcleo de ar aberto
de
aço,
não
poderá
apresentar
imperfeições superficiais, a superfície interna deve
receber um tratamento contra corrosão e o
•
Encapsulado, o enrolamento do reaator
material não deve afetar o óleo, nem por ele ser
consiste em vários condutores de alumínio
afetado.
ou cobre conectados em paralelo, onde
cada condutor possui um isolamento de
Os radiadores deverão utilizar chapas com no
filme
mínimo 1,2 mm de espessura e tubos com no
de
poliéster
e
imobilizados
mecanicamente por encapsulamentos de
mínimo 1,6 mm de espessura.
fibra de vidro, conforme a Figura 2.
As juntas de vedação devem ser feitas de
elastômero resistente à ação do óleo aquecido à
temperatura de 105ºC, à ação da umidade e dos
raios solares.
As
buchas
deverão
possuir
um
nível
de
isolamento de valor igual ou superior ao nível de
isolamento dos enrolamentos a que estão ligadas,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 360 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
deverão suportar os ensaios dielétricos a que são
submetidos os reatores.
Rigidez dielétrica: É medida pelo valor da
tensão alternada para qual ocorre a
descarga disruptiva na camada de óleo
Deverão
seguintes
que está entre dois eletrodos em forma de
acessórios para reatores com potência nominal
disco, conforme recomendado pela ASTM,
superior a 5 MVA:
método D877.
•
possuir
no
mínimo
os
•
Provisão para instalação de termômetro
Fator de potência: É medido como sendo o
para óleo;
cosseno do ângulo de fase ou seno do
Respirador com secador de ar (quando
ângulo de perdas do mesmo. Este valor
houver conservador);
aumenta na medida em que ocorre a
•
Dispositivo para alívio de pressão;
deterioração
•
Meios para locomoção;
mediada revela a intensidade da corrente
•
Conservador de óleo;
que flui através do óleo à medida em que
•
Provisão para colocação de relé detector
aumenta a sua contaminação.
•
do
óleo
isolante.
Esta
de gás tipo Buchholz ou equivalente;
Caixa com blocos determinais para ligação
IV.
de cabos de controle;
PREVENTIVA
Relé detector de gás tipo Buchholz ou
Conceituando a manutenção como sendo toda
equivalente;
ação realizada em um equipamento, estrutura ou
•
Indicador de temperatura do enrolamento;
sistema que se esteja controlando, conservando
•
Válvulas de retenção do óleo;
ou restaurando, a fim de que o mesmo permaneça
•
Meios de ligação para filtro.
em funcionamento ou retorne a suas funções
•
•
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
primitivas. Estas atividades de manutenção em
O óleo mineral é utilizado nos equipamentos
equipamentos
elétricos
são
classificados
elétricos que necessitem de um meio com elevada
conforme a natureza dos trabalhos a serem
resistência de isolamento, como é o caso dos
executados e os objetivos a serem alcançados,
reatores. A fonte primária de produção do óleo
que são: manutenção corretiva, preventiva e
mineral é o petróleo. O óleo mineral isolante para
preditiva.
que seja utilizado para este fim tem de ser
observado algumas características físicas como:
A manutenção preventiva é caracterizada pela
ponto de fulgor, ponto de fluidez, densidade,
intervenção no equipamento prevendo a falha ou
viscosidade, ponto de anilina tensão interfacial, e
defeito, podendo ser realizada de forma rotineira,
principalmente a sua solubilidade em água.
com tempos de intervalo de execução conforme a
característica e o comportamento do equipamento
As características elétricas que devem ser
a sofrer a manutenção, e atividades previamente
observadas no óleo isolante são:
conhecidas, com o intuito de detectar prováveis
falhas ou defeitos, ainda que incipientes.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 361 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
A manutenção preditiva, é toda ação periódica de
controle realizada em um equipamento visando as
Verificação dos sistema de resfriamento e
proteção.
condições para determinação do melhor momento
de intervir, a fim de que o mesmo continue
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
cumprindo com suas funções, minimizando as
A
intervenções corretivas, de preferência com o
intervenção no equipamento após ser constatado
equipamento em condições normais de operação,
o defeito ou falha, conforme o nome indica,
minimizando também os custos da manutenção.
procedendo ao reparo ou correção do defeito,
manutenção
normalmente
A manutenção preditiva permite reajustar as
corretiva
realizada
caracteriza-se
com
o
pela
equipamento
desligado.
previsões de manutenção corretiva a efetuar,
acompanhando-se
a
tendência
evolutiva
do
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
funcionamento e estimar o tempo pelo qual é
Finalmente, pode-se afirmar que a vida útil dos
possível utilizá-lo antes da possível avaria.
reatores de potência instalados no sistema elétrico
Portanto, para esse tipo de manutenção é
é da ordem de 30 anos, sendo que este valor
necessária
poderá ser modificado segundo as condições de
a
monitoração
dos
estados
da
condição de um equipamento.
manutenção e de operação que ele estiver
submetido durante sua vida útil.
Para os reatores de potência com núcleo imerso
em óleo isolante deve-se realizar os seguintes
REFERÊNCIAS
itens durante a inspeção periódica:
[1] NBR 5119, Reatores para Sistemas de
•
Verificação da inexistência de fissuras,
Potência, Especificação.
lascas ou sujeiras nas buchas e danos
externos no tanque ou acessórios;
[2] NBR 7569, Reatores para Sistemas de
•
Estado dos terminais e ligações;
Potência, Método de Ensaio.
•
Possíveis vazamentos;
•
Indícios de corrosão;
•
Verificação de ruidos anormais de origem
[3] Catálogos de fabricantes.
mecânica ou elétrica;
•
Verificação do aterramento e sistema de
proteção;
•
Verificação do nível de óleo isolante;
•
Realizar o ensaio de resistência de
isolamento e também retirar uma amostra
do líquido isolante para análise em
laboratório;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 362 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação