Introdução

O Brasil possui um sistema de geração e transmissão de energia elétrica de grande porte, com prevalência de usinas hidrelétricas. O Sistema Interligado Nacional (SIN) é responsável por realizar a interconexão dos sistemas elétricos por meio de uma malha de transmissão. As torres de transmissão de energia são componentes fundamentais para esse sistema, sustentando os cabos de alta tensão que conduzem energia elétrica até as subestações de distribuição dos centros urbanos e industriais.

Essas torres de transmissão são projetadas para suportar os cabos de alta tensão, além de cabos para-raios (por longas distâncias) e são dimensionadas para resistirem a cargas como o peso próprio, do vento e dos cabos, em caso de rompimento.

Um de nossos clientes solicitou a avaliação estrutural de cinco torres de transmissão de energia, por apresentarem manifestações patológicas. Ressalta-se, ainda, que as linhas de transmissão sustentadas por essas torres são cruciais para o processo produtivo desse cliente, uma vez que transportam a energia para a subestação de sua planta industrial. É possível visualizar a seguir, na Figura 1, o arranjo geral de um dos ativos em questão.

Tendo isso em vista, a Kot propôs a realização de uma avaliação completa da integridade estrutural das estruturas metálicas, desde o levantamento de campo inicial até a avaliação estrutural, com proposição de reforços estruturais. Veja, a seguir, algumas das etapas seguidas no estudo.

Levantamento de campo

Inicialmente foi realizado serviço de inspeção em campo, com intuito de avaliar a condição estrutural efetiva das torres. Esse serviço visou a identificação de não conformidades e manifestações patológicas existentes nessas estruturas treliçadas. Durante a inspeção foi possível mapear pontos de corrosão e oxidação, além de deformações plásticas em algumas regiões dos perfis metálicos. Algumas das manifestações patológicas identificadas podem ser vistas na Figura 2.

Além disso, a Kot realizou a conferência dimensional das estruturas com o intuito de verificar eventuais discrepâncias entre as condições de projeto e as efetivas de campo. Com o término dos serviços de campo, os dados coletados possibilitaram a confecção do relatório de inspeção visual, que contemplava o mapeamento das manifestações patológicas e não conformidades observadas, bem como avaliação de seus riscos e das ações requeridas para recuperação das torres.

Método dos elementos finitos (MEF) para análise estrutural

O avanço do estudo deu-se a partir da análise estrutural das torres por meio do método dos elementos finitos (MEF). Para aplicar essa metodologia foi necessário avaliar a documentação de projeto, bem como as levantadas em campo. Nesse sentido, o modelo gerado considerava as manifestações patológicas identificadas, como pode ser visto na Figura 3.

Análise estrutural

A análise estática foi a primeira das verificações feitas, conforme as normas aplicáveis. Durante este estudo, os maiores índices de utilização (IUs) foram encontrados em elementos já apresentavam comprometidos, seja por corrosões ou mesmo empenamento. Os resultados obtidos foram apresentados visualmente, por meio de uma escala de cores. Como pode ser visualizado na Figura 4, foram identificados elementos de barra com a solicitação maior que o admissível (elementos em vermelho), evidenciando a necessidade de reforços estruturais.

As análises dos elementos de barra foram realizadas com o auxílio do software próprio da Kot, o Procal 3D. Visite o LinkedIn ou Instagram da Kot para conferir, nas palavras do Diretor Técnico e responsável pelo Procal, Frederico Mol, um vídeo sobre a principal ferramenta de engenharia utilizada aqui na Kot.

As ligações foram analisadas de acordo com critérios normativos vigentes, por método analítico e levando em consideração os diversos tipos de ligação presentes no ativo. Identificou-se que, para condições de vento de tormenta (VT), as ligações da torre estão suscetíveis à tensões excepcionalmente altas, resultando na possibilidade de cisalhamento dos parafusos. Já para o caso de ventos normais de operação (V0), a torre atende aos padrões de engenharia. É possível ver na Figura 5 os elementos que apresentaram ligações reprovadas.

Os modos de vibração natural da estrutura foram avaliados durante a análise modal, verificando-se a possibilidade de eventuais acoplamentos e ressonâncias das torres com o vento. Os resultados obtidos não apontaram quaisquer riscos de acoplamento para ventos longitudinais e transversais. A Figura 6, disposta a seguir, representa um dos modos de vibração natural identificados.

Soluções propostas

A Kot propôs alterações na parte superior da torre para adequação aos critérios normativos e mitigação dos riscos estruturais, uma vez que não conformidades foram observadas durante o decorrer do trabalho. Após a definição dos reforços a serem propostos, foi feita a verificação estrutural com o intuito de validar as modificações recomendadas. A Figura 7 mostra alguns das soluções sugeridas.

Conclusão

Durante o estudo foi possível identificar diversos componentes em situação crítica nos ativos, com corrosão acentuada e deformações plásticas, para as quais foi recomendada a substituição imediata. Além disso, na análise estática foram reprovados elementos de barra em função dos IUs obtidos, motivando os reforços estruturais propostos. Por último, a Kot também propôs modificações para adequar o restante das estruturas para o cenário de ventos de tormenta.

A Kot conta com um time de profissionais qualificados em integridade estrutural pronto para desenvolver as melhores soluções de engenharia para o seu negócio. Entre agora mesmo em contato com nossos especialistas para maiores informações!

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