ASSOCIAÇÃO UNIFICADA PIRASSUNUNGUENSE DE ENSINO …

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Monografia Rodolfo Mota - Turma 2011 - FINAL_REV.03SUPERIOR
PIRASSUNUNGA
PROJETOS E CONSTRUÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO
Rodolfo César de Oliveira Mota
PIRASSUNUNGA
2015
TOPOGRAFIA, CARTOGRAFIA E GEODÉSIA APLICADAS EM
PROJETOS E CONSTRUÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO
Trabalho Interdisciplinar de Graduação - monografia apresentada a FEAP - Faculdade de Engenharia de Agrimensura de Pirassununga - SP, para obtenção do título de Engenheiro Agrimensor, sob a orientação do Prof. Dr. Antonio Luiz Ferrari.
PIRASSUNUNGA
2015
DEDICATÓRIA
Dedico esta conquista primeiramente a Deus que em todos os momentos,
desde minha primeira viagem à Pirassununga sempre esteve ao meu lado, me
abençoando e iluminando meu caminho. Dedico também aos meus pais, irmãos e
irmãs, minha filha Letícia da Silva Lindo e minha noiva Adriele Barbosa Fillipini que
sempre me compreenderam e me incentivaram a buscar minha graduação e
conquistar meus objetivos.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus Pai, por estar presente em todos os
momentos de minha vida, guiando, abençoando e iluminando meus passos.
Aos meus familiares, por sempre estarem me apoiando, acreditando,
incentivando e torcendo pelo meu desenvolvimento acadêmico e crescimento
pessoal e profissional, mesmo em meio a tantas dificuldades.
A todos os professores, funcionários e colaboradores da FEAP, pela
disposição, conhecimentos, incentivos e ajuda que ofereceram para que eu pudesse
chegar ao final deste curso com a certeza de mais uma etapa profissional
concretizada com sucesso.
Aos meus colegas de curso, com quem tive a oportunidade de desfrutar
momentos importantes e compartilhar conhecimentos que sem dúvida nenhuma
somaram muito no meu crescimento profissional.
A todos meus amigos e companheiros de faculdade, pelo apoio, incentivo, e
companheirismo durante o todo o curso.
A empresa Furnas Centrais Elétricas pelas oportunidades, representada pelo
meu gerente Luciano Roberto Barbosa que sempre me apoiou durante minha
caminhada acadêmica.
À equipe Leica Geosystems do Brasil, sediada em São Carlos / SP,
representada pelo amigo Marco Antônio, que muito contribuíram com sua expertise
nos seminários de engenharia realizados na FEAP.
Aos professores, André, Adenilson, César, Fátima, Ferrari e Jeferson pela
paciência, companheirismo e todos os ensinamentos ao longo dos cinco anos.
Ao amigo Hélio Rodrigues Bassanelli por todo companheirismo durante o
ano de 2015 na faculdade, pela ajuda, apoio e dedicação na elaboração do abstract
e nas dicas de metodologia acadêmica deste trabalho.
Enfim, a todos que pude ter o privilégio de compartilhar e trocar ideias,
conhecimentos e conviver neste tempo vivido em Pirassununga...
O meu muito obrigado!
há os que lutam muitos anos e são muito bons,
porém, há os que lutam toda a vida
e estes são imprescindíveis”.
4 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................... ...................................................... 4
4.1 Linhas de Transmissão ...................................................................................... 4 4.1.1 Finalidade, função e composição de uma Linha de Transmissão (LT) ........ 4
5 – MATERIAL E MÉTODOS ............................ ......................................................... 7
5.1 Área de Estudo .................................................................................................. 7 5.2 Coleta de dados ................................................................................................. 8 5.4 Metodologia ..................................................................................................... 11
5.4.1 Estudo de traçado de uma Linha de Transmissão ..................................... 11
5.4.1.1 Estudo de corredor em cartas topográficas, imagens de satélite e/ou a utilização do Google Earth .................................................................................. 14
5.4.1.2 Investigação de campo localizada .......................................................... 15
5.4.1.3 Percurso do corredor em estudo............................................................. 16
5.4.1.4 Inspeção de campo ................................................................................. 16
5.4.1.5 Levantamento de dados ......................................................................... 17
5.5 Implantação do traçado ................................................................................ 17
5.6 Levantamento planialtimétrico cadastral .......................................................... 20 5.6.1 Transporte de Coordenadas pelo método de poligonal eletrônica enquadrada ......................................................................................................... 20
5.6.2 Transporte de Coordenadas com uso de técnica GNSS ........................... 22
5.7 Perfil e Planta .................................................................................................. 32 5.8 Locação de estruturas ..................................................................................... 35
5.8.1 Locação de estruturas autoportantes............................................................ 39 5.8.2 Locação de estruturas estaiadas .................................................................. 40 5.8.3 Seções diagonais ......................................................................................... 41
5.8.3.1 Torres autoportantes ............................................................................... 41
5.8.3.2 Torres estaiadas ..................................................................................... 46
5.9 Folhas de dados e projetos de travessias ........................................................ 49 5.10 Nivelamento de cabos condutores e para-raios ............................................. 53
6 – RESULTADOS .................................... ................................................................ 59
7 – CONCLUSÃO ..................................... ................................................................ 60
Figuras .......................................... ................................................................ Páginas
1 – Composição de uma Linha de Transmissão ......................................................... 4 2 – Tipos de estruturas ................................................................................................ 5 3 – Região e municípios atravessados pela LT 500kV Bateias / Ibiúna. ..................... 7 4 – Região e um trecho dos municípios atravessados pela LT 138kV Simplício / Rocha Leão. ................................................................................................................ 8 5 – Estudo de traçado da LT 138kV Simplício Rocha / Leão .................................... 12 6 – Estudo de corredor da LT 500kV Bateias / Ibiúna. .............................................. 14 7 – Estudo do traçado em travessias de linhas de transmissão e rodovia, por meio de imagens de satélite IKONOS na LT 500kV Bateias / Ibiúna, com utilização do software AutoCAD MAP da AutoDesk. ...................................................................... 15 8 – Estudo do traçado, imagem de satélite Landsat na LT 500kV Bateias / Ibiúna, com utilização do software AutoCAD MAP da AutoDesk. ......................................... 16 9 – Bandeira de sinalização. ..................................................................................... 18 10 – Marco de vértice. ............................................................................................... 18 11 – Perfilamento laser. ............................................................................................ 19 12 – Caminhamento da poligonal enquadrada, cerca de 6km. ................................. 21 13 – Coordenadas UTM da base de partida e chegada da poligonal enquadrada no Software TopoGRAPH Tg98SE. ............................................................................... 21 14 – Dados do fechamento da poligonal no Software TopoGRAPH Tg98SE . ......... 22 15 – Vértices de apoio a partir da RBMC. ................................................................. 23 16 – Implantação de uma base a partir da RBMC. .................................................... 23 17 – Triângulo formado entre a base determinada e os vértices. .............................. 24 18 – Transporte de altitude ortométrica, método das diferenças de ondulações geoidais. .................................................................................................................... 25 19 – Gráfico da Ondulação Geoidal .......................................................................... 25 20 – Perfil e Planta do projeto geométrico da LT 138kV Simplício / Rocha Leão...... 33 21 – Perfil e Planta contendo o projeto geométrico e eletromecânico com a plotação dos cabos e estruturas da LT 138kV Simplício / Rocha Leão. .................................. 34 22 – Espaçamentos verticais para projetos de Linhas de Transmissão. ................... 35 23 – Locação das estruturas em tangente. ............................................................... 39 24 – Locação das estruturas em vértices. ................................................................. 39 25 – Esquema de locação do eixo da estrutura e marcos auxiliares para torres estaiadas em tangente. ............................................................................................. 40 26 – Detalhe dos estais e pontos de fincamento das hastes..................................... 40 27 – Seção Diagonal em estruturas autoportantes. .................................................. 41 28 – Croqui esquemático para levantamento da seção diagonal em estruturas estaiadas de um projeto específico. .......................................................................... 46 29 – Seção Diagonal em estruturas estaiadas a partir do ponto de fincamento teórico da estrutura em questão. .......................................................................................... 47
30 – Croqui esquemático para locação do ponto de fincamento em estruturas estaiadas. .................................................................................................................. 48 31 – Fórmulas para cálculo da flecha. ....................................................................... 54 32 – Fórmulas para cálculo da Flecha Direta. ........................................................... 55 33 – Fórmulas para cálculo da Flecha D1. ................................................................ 56 34 – Fórmulas para cálculo da Flecha Visada em ângulo. ........................................ 57 35 – Flechamento (nivelamento) de cabos................................................................ 58
LISTA DE TABELAS
Tabelas............................................ ...............................................................Páginas
01 – Tabela de Coordenadas UTM, deflexões, rumos e progressivas entre os vértices de um trecho da LT 138kV Simplício / Rocha Leão, projeto de 2008. ......... 26 02 – Tabela de Coordenadas UTM dos vértices de um trecho de transposição de fuso da LT 138kV Simplício / Rocha Leão, projeto de 2008 (datum: SAD-69). ......... 27 03 – Valores mínimos dos espaçamentos verticais praticados por Furnas. .............. 36 04 – Larguras das faixas de servidão praticadas por Furnas. ................................... 38
LISTA DE PLANILHAS
Planilhas.......................................... ................................................................Páginas
01 – Planilha de locação da escavação de estruturas autoportantes, com levantamento das cotas do eixo da cava (Pcc) para determinação da distância “G”. .................................................................................................................................. 44 02 – Planilha de nivelamento de stubs em estruturas autoportantes, calculados a partir da planilha 01. .................................................................................................. 45
RESUMO
O presente estudo apresenta de forma sucinta, as etapas, processos e
procedimentos adotados para a aplicação da topografia, geodésia e cartografia nos
projetos e construção de linhas de transmissão (LT), bem como na análise integrada
dos estudos de viabilidade das variáveis socioambientais e técnico-econômicas de
forma a nortear os estudos preliminares e implantação destes empreendimentos,
tendo como referência os levantamentos de dados de algumas linhas de
transmissão de FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S.A, em trabalhos exercidos na
empresa entre os anos de 2001 a 2015. Nesse período, foram adotados diferentes
tipos de técnicas topográficas e geodésicas necessárias para a caracterização de
cada projeto com a finalidade de auxiliar no planejamento e execução da obra.
Foram utilizados banco de dados geográficos que integram o Sistema de Informação
Geográfica (SIG), representando uma importante ferramenta para captação,
armazenamento, manipulação e análise das informações geoespaciais, de modo a
oferecer subsídios para consulta, atualização, visualização e processamento dos
dados georreferenciados desde os estudos preliminares e implantação de traçados
de linhas de transmissão, até a fase final de sua construção. O resultado deste
estudo, além do respaldo proporcionado ao Engenheiro Agrimensor e afins, foram as
evidências no que tange a eficiência do emprego das técnicas topográficas e
geodésicas para a análise, planejamento e tomada de decisão nestes
empreendimentos, o que torna indispensável a utilização da topografia, geodésia e
cartografia.
ABSTRACT
This monography presents the steps, processes and procedures adopted for the
application of topography, geodesy and cartography in the design and construction of
electrical power transmission lines (TL), as well as the integrated analysis of the
viability studies of the social and environmental variables and technical -economic
viability in order to guide the preliminary studies and implementation of these
projects, with reference to data from surveys of some electrical power transmission
lines FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS S.A, in jobs held in the company between
the years 2001 to 2015. During this period, they were adopted different types of
topographic and geodetic techniques required to characterize each project in order to
assist in the planning and execution of the work. Geographic database were used
that integrate Geographic Information System (GIS), representing a powerful tool for
capturing, storing, handling and analysis of geospatial information in order to provide
tools for query, update, visualization and processing of geo-referenced data from
preliminary studies and implementation of electrical power transmission lines strokes
until the final phase of its construction. The result of this study, in addition to the
support provided to the Land Surveyor Engineer, were the evidence regarding the
effectiveness of the use of topographic and geodetic techniques for the analysis ,
planning and decision making in these projects , that makes essential the use of
topography , geodesy and cartography .
1
1- INTRODUÇÃO
A sustentabilidade econômica de um país se dá pela sua capacidade de
prover energia para o desenvolvimento de sua produção, de forma confiável,
competitiva, bem como ambientalmente sustentável.
Todos os anos, a EPE (Empresa de Pesquisas Energéticas) apresenta
estudos de expansão da geração e transmissão de energia elétrica, visando garantir
o abastecimento adequado para o desenvolvimento do país.
Segundo Tolmasquim (2012), a extensão do sistema de transmissão
interligado, da ordem de 100.000 km em 2010, irá evoluir para cerca de 142.000 km
em 2020. Nos próximos dez anos, serão construídos o equivalente a quase a
metade do sistema de hoje. Grande parte dessa expansão virá com os grandes
troncos de transmissão associados às interligações das usinas da Região Norte –
entre as quais Jirau e Santo Antônio, no Rio Madeira, e Belo Monte – com o resto do
país.
De fato, os projetos de expansão das linhas de transmissão do sistema
interligado nacional estão em crescente evolução. Dessa forma, a área de
Engenharia de Agrimensura torna-se fundamental nos empreendimentos no que
tange ao levantamento de dados geoespaciais, visando organizar e sistematizar as
informações na geração de banco de dados georreferenciados do empreendimento
a fim de nortear os projetos básico e executivo e sua implantação.
O presente trabalho apresenta a descrição das etapas de estudos e
implantação de traçados de linhas de transmissão, desde as investigações
preliminares até a fase final de sua construção, por meio de técnicas topográficas,
geodésicas e cartográficas, sendo estas últimas, com o uso de sistema de
navegação global por satélites, em conjunto com o de Sistema de Informação
Geográfica (SIG).
2 - OBJETIVO
O objetivo do estudo é apresentar como a topografia, geodésia e cartografia,
são amplamente utilizadas nos projetos e construção de linhas de transmissão de
energia elétrica, nos estudos de viabilidade das variáveis socioambientais e técnico-
econômicas, empregando-se de técnicas topográficas e geodésicas (sistema GNSS
- Global Navigation Satellite System) com a finalidade de auxiliar no planejamento
destes empreendimentos, com uso de banco de dados geográficos que integram o
SIG, representando uma importante ferramenta para captação, armazenamento,
manipulação e análise das informações geoespaciais, de modo a oferecer subsídios
para consulta, atualização, visualização e processamento dos dados
georreferenciados.
3
3 - JUSTIFICATIVA
O trabalho justifica-se, uma vez que, trata-se da utilização da topografia,
cartografia e geodésia aplicada nos projetos e construção de linhas de transmissão,
que estão contidas em todas as etapas destes empreendimentos, desde os
primeiros estudos básicos da diretriz, onde são apresentados corredores
preliminares, até sua fase final de comissionamento e construção. Por esse motivo,
o tema foi escolhido, no intuito de elucidar a importância dessas atividades no
sistema elétrico de transmissão.
4.1 Linhas de Transmissão
4.1.1 Finalidade, função e composição de uma Linha de Transmissão (LT)
Uma LT tem por finalidade transportar em forma de energia elétrica a energia proveniente de fontes diversas, tais como: hidráulicas, nuclear, térmica, dentre outras, até o ponto em que é convertida na forma desejada, seja luz, calor, energia mecânica ou química. Num sistema de transmissão, uma LT pode ter as seguintes funções: - Transmitir a energia da fonte de geração até o centro de carga; - Interligar vários sistemas de transmissão, permitindo o intercâmbio de energia e, em caso de emergência, manter em condições de suprimento a parte afetada; - Permitir a otimização da geração das diversas usinas de um sistema interligado. Basicamente, uma LT é constituída por cabos condutores por meio dos quais é transportada a energia. Os condutores são nus (sem isolamento), e são suspensos do solo através de estruturas e mantidos a uma distância mínima de segurança do solo. Os condutores são isolados das estruturas por meio de cadeias de isoladores. (FURNAS, 2005).
ISOLADORES
A
C
PÁRA-RAIOS
CONDUTORES
ESTRUTURAS
FUNDAÇÕES
B
A
B
C
5
Vários aspectos permitem agrupar os tipos de torres metálicas existentes,
sendo a funcionalidade estrutural e a forma de resistir às cargas os mais importantes
para este estudo. Segundo a forma de resistir aos esforços que lhe são impostos, as
estruturas são ditas autoportantes ou estaiadas. A Figura 2 ilustra exemplos desses
tipos de estruturas.
As estruturas de suporte das linhas de transmissão têm como finalidade
sustentar os cabos condutores e para-raios, respeitando uma distância adequada de
segurança, desempenho e custo. Tais estruturas são, em geral, construídas em
treliças com perfis de aço galvanizado ou em postes de aço, concreto ou madeira.
No Brasil, é comum o uso de postes de madeira para tensões de 33 kV e 69
kV e postes de concreto para o intervalo de 69 a 230 kV (Santiago, 1983). Para
tensões superiores a 138 kV, as estruturas mais usuais são as do tipo metálico
treliçado. Todavia, observa-se, na região norte do país, o uso de postes de concreto
para tensões entre 138 kV e 230 kV.
Nas LT’s aéreas, os cabos condutores são nus, suspensos e mantidos a uma
distância mínima de segurança do solo. Nestas LT’s os condutores são isolados, do
solo, através do ar.
De acordo com Furnas, 2005, quanto à forma de transmissão, as LT’s podem
ser de corrente alternada (CA) ou de corrente contínua (CC).
Fig. 2 – Tipos de estruturas. Fonte: Furnas.
ESTRUTURA CC ESTRUTURA CA
6
LT’s CA são as mais utilizadas tendo em vista a flexibilidade apresentada por
este sistema que permite gerar, transmitir, distribuir e utilizar a energia elétrica na
tensão mais econômica e/ou mais segura para cada caso. As LT’s CA são trifásicas
com 1 (um) ou vários subcondutores por fase (8 subcondutores na LT 1200 kV, na
ex-URSS).
LT’s CC apesar de apresentarem menores perdas na transmissão e menores
custos de implantação para uma mesma potência transmitida, somente são
utilizadas para transportar grandes blocos de potência a grandes distâncias ou para
interligar sistemas de frequências diferentes, face aos elevados custos dos
equipamentos terminais. As LT’s CC são bipolares com vários subcondutores por
pólo (4 subcondutores nas LT’s ±600 kV de Itaipu). Na figura 2 são mostrados tipos
de estruturas para LT’s CA e CC.
As fundações das torres de uma linha de transmissão de energia elétrica são
subdivididas em dois grupos conforme suas aplicações (FURNAS, 2005). As
fundações de uso corrente são aquelas cujos projetos, chamados “projetos-tipo”, são
de aplicação generalizada de acordo com o tipo de terreno e de torre. Já as
fundações especiais são tais cujos projetos aplicam-se especificamente em
determinados locais, estruturas e condições de terreno. A escolha do tipo de
fundação é sempre em função das condições do subsolo e das condições de acesso
ao local da estrutura. As fundações aplicáveis em estruturas autoportantes são:
Sapata de concreto armado;
Bloco ancorado em rocha;
Fundação para mastro e Fundação para os estais.
7
As áreas de estudo estão localizadas em diversos municípios atravessados
pelas linhas de transmissão de Furnas Centrais Elétricas S.A., dentre as quais se
destacam as linhas: LT 500kV Bateias - Ibiúna e a LT 138kV Simplício - Rocha Leão,
localizadas entre os estados do Paraná e São Paulo e Minas Gerais e Rio de
Janeiro, respectivamente, conforme ilustrado nas figuras 3 e 4 abaixo.
Fig. 3 – Região e municípios atravessados pela LT 500kV Bateias / Ibiúna. Fonte: Furnas.
8
Fig. 4 – Região e um trecho dos municípios atravessados pela LT 138kV Simplício / Rocha Leão. Fonte: Google Earth.
Na figura 4 é possível visualizar a zona de transposição de fuso (23K e 24K -
MC: 45°W e 39°W, respectivamente), caracterizada pela linha na cor abóbora, de
acordo com relação de coordenadas apresentadas na tabela 02 a seguir do item
5.6.2 Transporte de Coordenadas com uso de técnica GNSS.
5.2 Coleta de dados
Para elaboração dos referidos trabalhos de campo foram utilizados os
seguintes equipamentos:
Estação Total da marca Leica, modelo TC 407 com precisão linear de 2 mm +
2 ppm e precisão angular de 7’’
Estação Total da marca Leica modelo TC 805 com precisão linear de 2 mm +
2 ppm e precisão angular de 5’’
9
Estação Total da marca Topcon modelo GTS102N com precisão linear de 2
mm + 2 ppm e precisão angular de 2’’
Estação Total da marca Leica modelo TS11 com precisão linear de 1.5 mm +
1 ppm e precisão angular de 3’’
Receptores GNSS da marca Sight modelo DL-4 plus com as seguintes
especificações técnicas (dados do fabricante):
- 12 canais paralelos para Portadora L1 e L2.
- Capacidade de rastrear as portadoras L1 e L2, códigos C/A e P.
- Precisão no modo estático de 5mm + 1ppm horizontal e 10mm+1ppm
vertical.
- Precisão no modo Stop&Go e estático rápido de 8mm+1ppm Horizontal e
16mm+1ppm no modo vertical.
- Precisão no modo Cinemático de 10mm+1ppm Horizontal e 20mm+1ppm no
modo vertical.
Receptores GNSS RTK da marca Trimble modelo R4 com as seguintes
especificações técnicas (dados do fabricante):
- 72 canais L1/L2
- Precisão Horizontal 3 mm + 0 .1 ppm
- Precisão Vertical 3.5 mm + 0.4 ppm
10
- Precisão Horizontal 10 mm + 1 ppm
- Precisão Vertical 20 mm + 1 ppm
- Tempo de inicialização típico < 25 segundos
Receptores GNSS RTK da marca Leica modelo GS15 com as seguintes
especificações técnicas (dados do fabricante):
- 120 canais, rastreia todos os tipos de observações GPS (Código e Fase -
L1, L2, L2C e preparado para L5)e GLONASS (Código e Fase - L1 e L2).
Permite levantamentos RTK e Pós-Processado nos modos Estático, Estático
rápido e Cinemático com as seguintes precisões:
- Estático (longas ocupações): Horizontal 3 mm + 0.1 ppm / Vertical 3,5 mm +
0.4 ppm
- Estático e Estático rápido Horizontal: 5 mm + 0.5 ppm / Vertical 10 mm + 0.5
ppm
- Cinemático: Horizontal 10 mm + 1 ppm / Vertical 20 mm + 1 ppm
5.3 Materiais
Software específico para cálculos topográficos e geodésicos TopoGRAPH
Tg98 SE
Software de ajustamento de rastreios GNSS LGO (Leica Geo Office)
Aplicativo IBGE MAPGEO 2004 e 2010
11
Software específico para desenho AutoCAD 2004 ao 2013
Software específico para desenho AutoCAD MAP 2001 ao 2010
Sistema Excel 2004 ao 2010
Micro computador com processador Intel(R) Core(TM) i5-2400 CPU @
3.10GHz, Memória (RAM) 4GB, 32 Bits, monitor 22’’
5.4 Metodologia
A Topografia, Geodésia e Cartografia estão presentes desde os primeiros
estudos da diretriz preliminar de uma LT até sua fase final de construção.
Para a elaboração dos estudos ambientais e dos projetos básico e executivo
necessários à implantação de uma LT, são realizados diversos levantamentos de
campo, tais como, levantamento dos meios físicos, biótico e antrópico, análise
integrada1, levantamento topográfico e geodésico para elaboração dos desenhos de
Planta de Traçado (e suas alternativas), Planta e Perfil e Travessias, dados
meteorológicos e geotécnicos, dados fundiários, dentre outros elementos.
O traçado de uma LT é escolhido a partir de estudos de corredores
alternativos levando em consideração os aspectos técnicos, econômicos e
ambientais. Para a definição destes corredores, são utilizadas cartas topográficas,
imagens de satélites, estudos aerofotogramétricos, bem como os dados disponíveis
1 Para mais detalhes, ver artigo: Análise Integrada em estudos de corredor de linhas de transmissão,
Araújo, 2005.
12
no aplicativo “Google Earth”2, que em algumas regiões apresentam imagens
georreferenciadas de alta precisão.
Segundo Silva e Nazareno (2009, apud LOPES, 2009, p. 23), após
executarem uma análise da precisão de uma imagem de alta resolução contida no
banco de dados do Google Earth a partir de pontos levantados em campo utilizando
tecnologias DGPS (Differential Global Positioning System) e aplicando o teste do
Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC) - de acordo com normatização brasileira,
Decreto de Lei n°89.817 - chegando à conclusão que a imagem atende ao PEC
classe A para escala de 1:5.000, com 90% de confiança. Portanto, em alguns
trechos do traçado de uma LT é possível definir a melhor diretriz a ser percorrida
através de estudos executados a partir de imagens do Google Earth.
Fig. 05 – Estudo de traçado da LT 138kV Simplício Rocha / Leão. Fonte: Google
Earth.
2 Google Earth é a marca registrada da Google, Inc.
13
Como pode-se visualizar na figura 5, o Google Earth fornece inúmeros
elementos e feições que permitem uma análise geoespacial apurada. A vetorização
das imagens disponíveis, a facilidade de carregar arquivos vetoriais nas extensões
.kml e .kmz (Keyhole Markup Language – Linguagem de Marcação de Keyhole,
Google, Inc.), possibilitam a visualização dos resultados das análises espaciais em
mapas fazendo com que a compreensão do analista aconteça de forma facilitada e
clara. O uso da plataforma do Google Earth é recomendado pela facilidade de
importar ou carregar na arquivos vetoriais de dados geológicos, áreas de proteção
ambiental, reservas biológicas e áreas protegidas, polígonos do DNPM3
(Departamento Nacional de Produção Mineral) contendo as áreas de exploração
mineral ativas e aquelas em fase de pesquisas, limites municipais e estaduais, linhas
de transmissão e linhas de gasodutos existentes e projetadas, malhas rodoviária e
ferroviária, bacias hidrográficas, dentre outros dados importantes para integrar o
banco de dados por meio de um SIG, de forma gratuita, disponibilizado pela Google.
Segundo Lopes (2009), em função dos benefícios que podem ser obtidos
através da utilização de SIG e da visível falta de mapeamento atualizado em escalas
maiores que 1/100.000 no Brasil, percebe-se que o Google Earth, quando utilizado
por profissionais qualificados, pode ser uma ferramenta importante para obtenção e
atualização de bases cartográficas, desde que se conheça a limitação (precisão) do
dado gerado na interpretação das imagens do Google Earth.
Entretanto, para um estudo de traçado de qualidade, não podem faltar, as
investigações "in loco", visando o conhecimento de eventuais projetos a serem
implantados na região, os acidentais naturais e artificiais não contemplados nas
cartas e imagens, os acessos à linha de transmissão, além de outros estudos a
serem desenvolvidos que deverão considerar entre outros aspectos, o tipo de solo,
desapropriações, travessias, aproximações de áreas densamente populosas,
proximidades de zona Fresnel (feixe de microondas – Anexo A), reservas biológicas
3 O DNPM com objetivo de compatibilizar os projetos de aproveitamentos minerais com os projetos de
geração e transmissão de energia, elaborou o PARECER/PROGE N°500/2008.
14
e áreas protegidas, áreas de exploração mineral, aproximações de aeródromos e
aeroportos, sítios arqueológicos, dentre outros elementos necessários para perfeita
caracterização do traçado em estudo.
5.4.1.1 Estudo de corredor em cartas topográficas, imagens de satélite e/ou a utilização do Google Earth
São definidos os corredores alternativos e preferenciais em escalas que
podem variar de 1:100.000 até 1:5.000, dependendo do comprimento da LT.
Segundo Araújo (2005), para executar a análise integrada, o corredor em
estudo já foi definido em função das principais características como: núcleos
urbanos, áreas protegidas e principais obstáculos. A escolha da região do corredor é
realizada mediante ao cadastramento das principais informações na carta
topográfica ou no software de geoprocessamento construindo o SIG da LT.
Fig. 6 – Estudo de corredor da LT 500kV Bateias / Ibiúna. Fonte: Furnas.
A avaliação da alternativa em estudo é feita utilizando uma metodologia de
ponderação com objetivo de identificar as restrições socioambientais e técnico-
15
econômicas considerando um corredor de 10km para regiões homogêneas e 20km
para regiões bastante heterogêneas e com grau de sensibilidade alta.
5.4.1.2 Investigação de campo localizada
São identificados pontos localizados, pontos de expansão urbana, pontos de
travessias importantes, obstáculos importantes como aeroportos e aeródromos,
ferrovias e rodovias, áreas de exploração mineral (DNPM), dentre outros elementos.
Fig. 7 – Estudo do traçado em travessias de linhas de transmissão e rodovia, por meio de imagens de satélite IKONOS na LT 500kV Bateias / Ibiúna, com utilização do software AutoCAD MAP da AutoDesk. Fonte: Furnas.
16
Consistem na análise e reconhecimento do corredor proposto, levantamento
de dados geológicos, sócio patrimonial, ocupação humana e meio ambiente na qual
são elaborados os seguintes relatórios: EIA - Estudos de Impactos Ambientais,
RIMA - Relatório de Impactos Ambientais e PBA - Projeto Básico Ambiental.
5.4.1.4 Inspeção de campo
seja através de implantação de loteamentos ou qualquer outro empreendimento,
além do mapeamento das reservas biológicas e áreas protegidas.
Fig. 08 – Estudo do traçado, imagem de satélite Landsat na LT 500kV Bateias / Ibiúna, com utilização do software AutoCAD MAP da AutoDesk. Fonte: Furnas.
17
detalhadas com levantamento fundiário, atividades agroindustriais, recursos minerais
e aeródromos existentes e projetados, paralelismo com outras linhas de
transmissão, bem como a elaboração de relatórios fotográficos dos pontos de maior
relevância.
Terminado todo o processo de escolha entre alternativas de traçado
preliminar faz-se a materialização no campo da opção escolhida. A materialização
do traçado consiste em colocar no campo, marcos de concreto, bandeiras de
sinalização nos vértices e em pontos estratégicos de forma a orientar as equipes
multidisciplinares envolvidas nestes empreendimentos.
De forma a permitir uma rápida identificação da diretriz da linha por todos
aqueles que tiverem que voltar ao campo, na materialização do traçado, deverão ser
instaladas bandeiras em todos os vértices e nos alinhamentos longos, em marcos de
alinhamento razoavelmente afastados (cerca de 2km), permitindo, boa visão das
bandeiras adjacentes, tanto a ré como a vante. As bandeiras a serem instaladas
devem resistir a ação do tempo e dos animais.
A planta do traçado é representada em desenho de escala 1:50.000, 1:25.000
ou maior de acordo com o comprimento da LT. Para a implantação são usados
receptores GNSS de dupla frequência (L1/L2), no método de posicionamento
diferencial, por meio da técnica de levantamento no modo diferencial RTK (Real
Time Kinematic) ou no método pós-processados em conjunto com estações totais de
alta precisão.
Segundo Silva e Segantine (2015), devido a sua facilidade de uso, rapidez e
precisão, a técnica de levantamento RTK tornou-se a técnica mais usada nos
18
levantamentos topográficos. A disponibilidade da posição de um ponto em tempo
real e com uma frequência de 20 Hz permite que a técnica seja utilizada nos mais
diversos ramos da aplicação da Geomática.
As figuras abaixo (Fig.9 e Fig.10) ilustram as bandeiras de sinalização e
marcos de vértices implantados na LT.
Fig. 9 – Bandeira de sinalização. Fonte: Autor.
Fig. 10 – Marco de vértice. Fonte: Autor.
19
Após implantação dos vértices, são determinadas de forma precisa as
distâncias das tangentes da LT. Essas distâncias são obtidas após o ajustamento
em marcos geodésico de Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC,
IBGE). Assim, as coordenadas dos vértices ajustadas no Sistema de Projeção UTM
(Universal Transversa de Mercator), são consideradas como corretas, sendo
utilizados para compensar os erros originados no levantamento do perfil e planta,
que pode ser realizado pelo processo de medições eletrônicas com uso de estação
total, sistemas GNSS com o uso da técnica de levantamento no modo diferencial
RTK e pós-processados ou pelo método remoto com a aplicação da tecnologia do
perfilamento a laser, ou seja, sistema LIDAR (Light Detection and Ranging)4.
Segundo ESTEIO, Falat (2008), o perfilamento laser (aerotransportado), é um
sistema de sensoriamento remoto que utiliza plataformas aéreas para obter dados
da superfície do terreno e altura dos objetos utilizando feixes de laser. Essa
tecnologia combinada com outros produtos cartográficos permite gerar Modelos
Digitais de Elevação (MDE) e Modelos Digitais do Terreno (MDT), com diversas
aplicações em mapeamento planialtimétrico.
Fig. 11 – Perfilamento laser. Fonte: ESTEIO, Falat (2008).
4 O sistema LIDAR foi um dos desenvolvimentos tecnológicos mais importantes do final do século
passado. Baseia-se no cálculo da distância entre o sensor e a superfície e o tempo de duração entre a emissão e o retorno do pulso. (BALTSAVIAS, 1999). É composto por três componentes básicos: uma unidade de medição laser, encarregada de emitir e receber o sinal laser; um sistema de varredura óptico mecânico e uma unidade de registros de medições de apoio (GPS) que combinados fornecem pontos com precisão centimétrica.
20
5.6 Levantamento planialtimétrico cadastral De acordo com Furnas (2002), o levantamento planialtimétrico cadastral tem como finalidade principal permitir o conhecimento das características da região atingida pela faixa de servidão da LT, tanto em sua conformação topográfica, como no uso, ocupação e classificação visual do solo. Portanto, é imprescindível que seja executado criteriosamente dentro dos parâmetros estabelecidos em cada projeto de forma a atender todas as normas brasileiras vigentes aplicáveis.
Esses levantamentos dão origem ao Perfil e Planta, Folha de Dados de
Travessia e Planimetria de Obstáculos, na qual podem ser efetuados por receptores
GNSS de dupla frequência (L1/L2), no método de posicionamento diferencial,
através da técnica de levantamento no modo diferencial RTK ou pós-processados,
em conjunto com estações totais de alta precisão ou pelo método remoto com a
aplicação da tecnologia do perfilamento a laser.
5.6.1 Transporte de Coordenadas pelo método de poli gonal eletrônica enquadrada
Neste método as coordenadas são definidas a partir de poligonal eletrônica
originada numa base, cujas coordenadas dos vértices são conhecidas. Para este
transporte, a poligonal deve ser enquadrada, onde é preciso conhecer a base de
saída e de chegada dos vértices ou marcos de apoio geodésico. Assim, é possível
transportar as coordenadas do trecho levantado por meio de cálculos específicos em
softwares topográficos (ex: Sistema TopoGRAPH Tg98SE) que utilizam parâmetros
de ajustamento geodésico, para processar os dados e compensar os erros
cometidos no levantamento de campo.
Nos trabalhos técnicos de linhas de transmissão, a poligonal topográfica
aplicada no levantamento planialtimétrico cadastral, deve ser do tipo IIIP da NBR
13133 (Normas Técnicas para Execução de Levantamentos Topográficos utilizando
estação total classe 3 – precisão alta). A poligonal deve ser enquadrada, ou seja,
com referência na base de partida e de chegada nos vértices de apoio geodésico. A
precisão angular e linear da poligonal deverá ser compatível com a NBR 13133 para
21
poligonal tipo IIIP. Conforme estabelecido na NBR, a precisão linear deve ser melhor
que 1:10.000. Para obter uma boa precisão angular (que tem reflexo na precisão
linear), deve-se utilizar tripés com bases nivelantes para instalação dos alvos
(prismas), bastão fixo em tripé, ou bipé nas estações de poligonal.
As figuras abaixo (Fig.12, Fig.13 e Fig.14) ilustram o caminhamento da
poligonal, as bases de saída e chegada e as precisões alcançadas no levantamento
de um trecho da LT de aproximadamente 6km.
Fig. 12 – Caminhamento da poligonal enquadrada, cerca de 6km. Fonte: Autor.
Fig. 13 – Coordenadas UTM da base de partida e chegada da poligonal enquadrada no Software TopoGRAPH Tg98SE. Fonte: Autor.
22
5.6.2 Transporte de Coordenadas com uso de técnica GNSS
Com o uso da técnica GNSS, é possível, efetuar o transporte de coordenadas
planas no Sistema de Projeção UTM, incluindo a componente vertical (altura
elipsoidal), utilizando receptores geodésicos de dupla frequência (L1/L2), com
rastreio simultâneo das constelações GPS e GLONASS. Assim, determinamos as
coordenadas plano-retangulares no Sistema de Projeção UTM de todos os vértices
da LT. Essa tecnologia garante rapidez e maior precisão quando comparada pelo
processo de poligonal eletrônica enquadrada.
Com esses levantamentos conseguimos georreferenciar a LT por meio de
coordenadas UTM, o que facilita o acesso aos parâmetros geométricos da linha e
constitui-se como inestimável recurso nas etapas preliminares de projetos de
engenharia, no apoio ao levantamento de perfil e planta, no planejamento de
atividades de manutenção e preservação, entre outros.
Os receptores mais modernos também rastreiam a frequência L2C, da
constelação GPS, fornecendo maior precisão na obtenção das coordenadas e,
principalmente, da componente vertical. Os rastreios são efetuados a partir dos
vértices ativos da RBMC, IBGE.
Fig. 14 – Dados do fechamento da poligonal no Software TopoGRAPH Tg98SE. Fonte: Autor.
23
Quando os vértices estão situados próximo de uma estação ativa da RBMC (menos que 50km) bastam dois receptores para formar uma figura fechada a partir deste vértice da RBMC. O tempo de rastreio pode ser de 1 hora. (A MIRA, 2012).
Para os vértices mais afastados da estação ativa da RBMC deve ser implantada uma base na área do projeto. Esta base dever ser rastreada por um período de 8 horas com 3 seções e processadas com dois vértices da RBMC, formando com o vértice base uma figura fechada (triângulo). (A MIRA, 2012).
Fig. 15 – Vértices de apoio a partir da RBMC. Fonte: A MIRA.
Fig. 16 – Implantação de uma base a partir da RBMC. Fonte: A MIRA.
24
Os demais vértices serão rastreados a partir desta base. Neste caso devem ser usados três receptores ficando um na base e outros dois no par de vértice implantados. (A MIRA, 2012).
O tempo de rastreio varia de acordo com a distância da base com os vértices
da LT a serem determinados. Para linha de base de até 20km, pode ser de 30 à 45
minutos. A altura da antena deve ser tomada com a melhor precisão possível pois
um erro pode comprometer a componente vertical.
O processamento e ajustamento dos dados devem ter como referência o
datum SIRGAS20005 (Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas) e para
o apoio altimétrico (altitude ortométrica, referenciada ao nível do mar – marégrafo de
5 Recomendado pelo IBGE - Ver Resolução do Presidente do IBGE Nº 1/2005 que estabelece o
Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS), em sua realização do ano de 2000 (SIRGAS2000), como novo sistema de referência geodésico para o Sistema Geodésico Brasileiro (SGB) e para o Sistema Cartográfico Nacional (SCN).
Fig. 17 – Triângulo formado entre a base determinada e os vértices. Fonte: A MIRA.
25
Imbituba / SC) pode ser utilizado o método de transporte de altitudes ortométricas
através de diferença de ondulações geoidais.
Neste método o transporte de altitude ortométrica é realizado com o
posicionamento por GNSS, a partir da componente vertical – altura elipsoidal (h) e
ondulação geoidal (N) obtida no modelo geoidal brasileiro – MAPGEO 2010,
elaborado pelo IBGE, representados nas figuras abaixo (Fig.18 e Fig.19).
Fig. 18 – Transporte de altitude ortométrica, método das diferenças de ondulações geoidais. Fonte: A MIRA.
Fig. 19 – Gráfico da Ondulação Geoidal. Fonte: MAPGEO 2010, IBGE.
26
Após todos os dados processados e ajustados em softwares de ajustamento
dos rastreios GNSS e topográficos, obtemos uma listagem com a relação das
coordenadas dos vértices da LT. Com esses dados, é possível calcular os
comprimentos (distâncias planas – sistema UTM) das tangentes, rumos, azimutes e
deflexões dos vértices (conforme tabela 01), além da possibilidade do uso dessas
informações geográficas em sistemas CAD (Desenhos Assistidos por Computador)
com total interface a outros SIG’s, uma vez que esses dados estão
georreferenciados, além do apoio ao levantamento de perfil e planta, projetos
fundiários das propriedades atravessadas, bem como no planejamento de atividades
de manutenção e preservação, controle de áreas degradadas, entre outros.
Tabela 01 – Tabela de Coordenadas UTM, deflexões, r umos e progressivas entre os vértices de um trecho da LT 138kV Simplício / Rocha Leão, projeto de 2008. Fonte: Furnas
27
Tabela 02 – Tabela de Coordenadas UTM dos vértices de um trecho de transposição de fuso da LT 138kV Simplício / Rocha Leão, projeto de 2008 (datum: SAD-69) 6. Fonte: Furnas
LT 138kV SIMPLÍCIO - ROCHA LEÃO - MC: 45°W / Fuso 23K
Vértices FUSO Coordenadas UTM / SAD-69
OBSERVAÇÃO N E
V30=T91-1 23K 7.538.076,351 801.456,956 Início da Variante V30A=T91-2 23K 7.537.826,338 801.803,662 Variante V30B=T92-1 23K 7.537.598,257 802.459,778 Final da Variante V31=T92-3 23K 7.537.424,033 802.825,220 V32=T96-2 23K 7.536.410,687 807.084,593 V33=T101-2 23K 7.533.896,098 811.245,666 Início da Variante V33A=T103-1 23K 7.532.778,926 812.270,127 Variante V33B=T103-2 23K 7.532.132,303 812.540,330 Variante V34=T104-2 23K 7.530.747,305 811.912,763 Final da Variante V35=T112-1 23K 7.524.311,138 808.298,731 V36=T115-2 23K 7.521.123,918 807.983,964 Início da Variante V36A=T116-1 23K 7.520.710,613 808.283,246 Variante Rebio União V36B=T117-2 23K 7.519.231,638 808.334,836 Final da Variante V37=T118-2 23K 7.518.060,971 808.551,821 V37A=T119-1 23K 7.517.709,484 808.298,657 Vértice devido mudança do V38 V38=T119-2 23K 7.517.278,180 807.982,382 V38N (implantado) V39=T119-3 23K 7.517.194,244 807.891,380 V39N=VT (implantado) PÓRTICO Rocha Leão 23K 7.517.192,001 807.852,312 Ajustada - Coluna C2
OBS: As coordenadas dos vértices: V33, V33A, V33B e V34 estão referenciadas ao fuso dominante (FUSO 23) no Meridiano Central: 45°W
LT 138kV SIMPLÍCIO - ROCHA LEÃO - MC: 39°W / Fuso 24K
Vértices FUSO Coordenadas UTM / SAD-69
OBSERVAÇÃO N E
V33 24K 7.533.978,556 192.905,578 Início da Variante V33A 24K 7.532.902,999 193.973,562 Variante V33B 24K 7.532.267,655 194.269,230 Variante V34 24K 7.530.858,873 193.697,236 Final da Variante
A tabela 02 ilustra um trecho da LT onde a linha adentra no fuso vizinho no
vértice V33 e retorna ao fuso dominante no V35. De acordo com a norma
cartográfica, cada fuso pode ser prolongado em até 30’ sobre os fusos adjacentes,
6 Neste projeto (LT 138kV Simplício – Rocha Leão), foi utilizado o datum SAD-69 de forma a
compatibilizar os dados da LT com o projeto de Aproveitamento Hidroelétrico de Simplício, onde foi elaborado uma base cartográfica no mesmo datum por meio de aerolevantamentos executados pela empresa ESTEIO em 2004.
28
criando assim, uma área de superposição de fusos de 1º de amplitude
(aproximadamente 110 km). Esta área de superposição serve para facilitar o
trabalho de campo em atividades cujas áreas de interesse estejam no limite entre
fusos. Sendo assim, os pontos situados em até 30’ nas zonas de superposição são
calculados no próprio fuso e no contíguo assim como ilustrado na tabela 02.
A distância entre dois pontos pode ser medida, ou melhor, determinada com o
uso de um sistema GNSS de precisão. Como sabemos o sistema GNSS
devidamente operado, pode determinar as coordenadas plano retangulares de um
ponto com relativa precisão com o uso de equipamentos de dupla frequência
(L1/L2), principalmente.
As coordenadas plano retangulares calculadas segundo o sistema UTM ou
medidas diretamente com um sistema GNSS, são coordenadas de projeção
cartográfica e em assim sendo representa a projeção de um ponto, pelas suas
coordenadas geográficas, no plano cartográfico. Há, portanto, uma grande diferença
entre as distâncias entre dois pontos medidas topograficamente e calculadas a partir
de coordenadas planas de projeção cartográfica.
Após a conclusão do traçado da LT são apresentados os projetos
cartográficos de implantação do traçado nas cartas topográficas digitais,
rasterizadas e georreferenciadas, nas ortofotos vetorizadas e ortorretificadas, uma
vez que os parâmetros geodésicos/cartográficos deverão sempre ser levados em
consideração nesses projetos. Nesta etapa, e elaborado também o requerimento de
Declaração de Utilidade Pública (DUP)7 de acordo com as normas estabelecidas
pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
Com todas as coordenadas UTM dos vértices definidas, podemos determinar
as distâncias horizontais entre os vértices a partir da transformação das distâncias
planas UTM em distâncias topográficas.
7 A ANEEL estabelece na Resolução Normativa N°560 de 02 de julho de 2013, os procedimentos
gerais para requerimento de Declaração de Utilidade Pública – DUP, para fins de desapropriação e de instituição de servidão administrativa, de áreas de terra necessárias à implantação de instalações de concessionários, permissionários e autorizados de energia elétrica.
29
Para todo e qualquer trabalho de engenharia, há necessidade do
conhecimento de coordenadas com significado físico, e somente com esses dados
devemos apresentar o perfil planta, projeto topográfico/geométrico do traçado da LT.
As distâncias apresentadas devem ser de natureza topográfica, assim como as
altitudes devem ter características físicas, ou seja, alturas ortométrica (H). Dessa
forma, evitamos os “erros” na etapa construtiva, uma vez que são consideradas a
distâncias horizontais no plano topográfico local (PTL)8. Esses dados são
imprescindíveis para elaboração da lista de construção, das análises dos vãos
máximos das estruturas nas cartas de aplicação de torres, bem como na elaboração
das tabelas de esticamentos dos cabos para-raios e condutores, onde as distâncias
horizontais topográficas e as diferenças de nível de suportes são as referências.
Para criação do PTL utilizamos os parâmetros definidos na NBR 14166/19989
que compatibiliza os procedimentos e estabelece a infraestrutura de apoio
geodésico e topográfico, proporcionando a normalização e sistematização de todos
os levantamentos topográficos.
formulação matemática de Andrade (1998):
onde:
t, u e v são as coordenadas topográficas transformadas no PTL.
8 O PTL desconsidera a curvatura da Terra e é perpendicular a vertical do lugar no ponto da
superfície terrestre considerado como origem do levantamento (NBR14166, 1998). Ele representa uma alternativa aos sistemas UTM, facilitando os cálculos e simplificações nas aplicações topográficas. O uso da projeção UTM em locação, requer a transformação da distância plana na sua equivalente na superfície topográfica, através da aplicação do coeficiente de deformação linear (kr) e do fator de ampliação devido à altitude da superfície topográfica onde se desenvolverá o trabalho.
9 Mais informações sobre os procedimentos adotados ver na íntegra os anexos A, B e C da norma.
30
φ0 e λ0 são a latitude e a longitude geodésica do ponto escolhido como origem do
sistema;
X, Y e Z são as coordenadas geodésicas cartesianas tridimensionais do ponto a
transformar;
X0, Y0 e Z0 são as coordenadas geodésicas cartesianas tridimensionais do ponto
escolhido para origem do sistema.
Para esses cálculos podemos utilizar softwares topográficos capazes de
processar os parâmetros geodésicos e transformar as coordenadas UTM em
topográficas.
De forma simplificada, em casos isolados de estudo entre dois vértices,
podemos transformar a Distância Plana UTM (DP) em Distância Topográfica (DH)
utilizando o coeficiente Kr, conforme equações a seguir:
Kr
Onde:
Kr : Coeficiente para transformação da distância plana UTM em distância horizontal
K : Coeficiente de escala do Sistema UTM
Rm : Raio médio (fórmula na geometria do elipsóide)
Hm : Altitude média
( ) 2][cos1 mcmmxsen
mφ : Latitude média
mλ : Longitude média
Ko : Coeficiente de escala no meridiano central.
)1(
e : Primeira excentricidade
Todos os processos de transformação das bases geodésicas10 em
topográficas são de extrema importância para a elaboração dos projetos de perfil e
planta e folha de dados de travessia, a serem vistos nos itens 4.5 e 4.7
respectivamente, com total influência para os demais, uma vez que, com referência
nesses são executadas as obras de engenharia de todo empreendimento.
10
Para transformação de sistemas geodésicos utilizamos o ProGriD – IBGE (antigo TCGeo), aplicativo desktop para conversão de coordenadas entre os sistemas de referência oficiais, desenvolvido no âmbito do Projeto de Infraestrutura Geoespacial Nacional (PIGN).
32
5.7 Perfil e Planta
O perfil e planta consiste na elaboração do projeto geométrico da LT,
efetuado após as etapas de reconhecimento e levantamento topográfico com a
definição do traçado a partir do mapeamento topográfico de detalhes, planta
planialtimétrica cadastral ou voo aerofotogramétrico, com perfilamento laser, para
obtenção do modelo digital do terreno a partir de um amplo apoio geodésico.
Segundo Furnas (2002), o perfil e planta são definidos como desenhos padronizados, elaborados através dos dados obtidos por levantamento topográfico planialtimétrico cadastral, representando o corte longitudinal da superfície do terreno e as convenções gráficas dos detalhes, em planta.
Nesta etapa, é feito o levantamento planialtimétrico cadastral do eixo e dos
perfis laterais11 (esquerda e direita) de acordo com a tensão e faixa de servidão da
LT, onde são elaborados os projetos fundiários por propriedade atravessada, dando
origem ao perfil e planta geométrico, base para plotação das estruturas (torres) em
pontos adequados. Neste desenho são indicados, em planta, na sua parte inferior,
os limites das propriedades, divisas de municípios e os obstáculos encontrados na
faixa de servidão, tais como: rios, matas, relevo, natureza da vegetação e do solo,
acidentes naturais (rios, lagos, erosões, etc.), obras de arte, estradas, edificações,
travessias de outras linhas, de rodovias e ferrovias, etc., numa largura variável de 25
a 70 metros, em perfil, na parte superior do desenho, o eixo levantado da LT onde
serão também localizados os mesmos elementos indicados em planta, bem como as
alturas dos obstáculos atravessados.
Os projetos fundiários são elaborados a partir do levantamento cadastral dos
dados pessoais dos proprietários ou posseiros, cadastros dos imóveis abrangidos na
faixa, e situação cartorial e jurídica, com objetivo de identificar as divisas, limites,
confrontações e confrontantes das propriedades, descrição das benfeitorias,
qualificando e quantificando, acompanhada de documentação fotográfica, além de
11
Sempre que a declividade do terreno , na direção normal ao eixo da linha for superior a 7% haverá necessidade do levantamento de perfis laterais (superior e inferior).
33
identificar as terras públicas e devolutas, na qual são realizadas em conjunto com o
levantamento de perfil e planta.
O perfil e planta é o levantamento para representação do terreno de uma linha de transmissão, ao longo do seu traçado. Este levantamento é feito ao longo do eixo e da faixa de servidão cadastrando as características do local. Normalmente são elaborados em escala horizontal 1:5.000 e vertical 1:500, em formato A1, padrão ABNT, sendo a primeira folha um total de 3,5km e nas folhas seguintes 4km. A figura 20 apresenta o projeto geométrico de um LT.
Fig. 20 – Perfil e Planta do projeto geométrico da LT 138kV Simplício / Rocha Leão. Fonte: Furnas.
Em conjunto com o Perfil e Planta, são elaborados por trecho e etapas, a
plotação das estruturas. Inicialmente é feita uma plotação preliminar a partir da qual
são locadas as estruturas (eixo das torres) no campo e levantadas as seções
diagonais para a definição dos comprimentos das pernas ou comprimento dos
estais. Nesse momento, são feitas considerações a cerca do local onde foi projetada
34
a estrutura de modo a identificar eventuais interferências com obstáculos ou
acidentes geográficos que venham provocar providências adicionais como,
movimentos de terra, muros de arrimo, obstrução em caminhos ou estradas, entre
outros, quando da construção.
Em seguida é feita a plotação final, onde são elaborados os projetos
executivos de localização de cada estrutura da LT, com as respectivas alturas, tipo
de fundações, alturas dos cabos ao solo, bem como as características gerais da
silhueta das torres. A figura 21 apresenta o projeto eletromecânico da LT com os
cabos condutores e seu gabarito cabo/solo.
Fig. 21 – Perfil e Planta contendo o projeto geométrico e eletromecânico com a plotação dos cabos e estruturas da LT 138kV Simplício / Rocha Leão. Fonte: Furnas.
35
5.8 Locação de estruturas
A locação das estruturas consiste em materializar no campo, a posição do
marco central das torres, com base nas suas progressivas e das estacas de
referência definidas no projeto de perfil e planta. Estes serviços são executados em
conjunto com a verificação topográfica de perfil e planta (conferência de vãos,
desníveis e pontos críticos), que tem como objetivo conferir o alinhamento dos
marcos e detectar eventuais erros cometidos na época do levantamento,
principalmente aqueles relacionados aos locais de travessias com linhas de
transmissão, pontos críticos de espaçamento fase/terra, perfis laterais (quando não
coincidirem com o indicado no perfil e planta) ou ainda levantar benfeitorias
construídas após o levantamento topográfico.
Segundo Furnas (2002), a locação de estrutura, tem como finalidade principal, o conhecimento das características do terreno na área da estrutura, tanto a conformação topográfica como o material do solo, com vistas à definição dos pés e fundação das mesmas, além de permitir a conferência do perfil e planta ao longo do vão. Portanto, é imprescindível que seja executado criteriosamente dentro dos parâmetros estabelecidos em cada projeto.
Nesta fase de projeto as informações do levantamento em campo dão origem
ao perfil comentado que são fundamentais para garantir os critérios projetados nos
espaçamentos elétricos (verticais e horizontais) mínimos. A figura 21 ilustra os
espaçamentos a serem determinados em campo.
Fig. 22 – Espaçamentos verticais para projetos de Linhas de Transmissão. Fonte: Furnas.
B A C
A tabela 03 apresenta detalhadamente os espaçamentos verticais mínimos
adotados para cada tipo de tensão da LT. Quanto maior a tensão, maior deve ser o
espaçamento do obstáculo com o cabo inferior ou superior da linha12, uma vez que o
campo elétrico se altera (aumenta) em função do aumento da corrente que percorre
o cabo condutor.
Tabela 03 – Valores mínimos dos espaçamentos vertic ais praticados por Furnas. Fonte: Furnas.
12
Esses casos são considerados em travessias com outras linhas de transmissão, onde uma LT de maior tensão deve atravessar sempre sobre aquela de menor tensão.
IT E
(CA) CC
138 kV
230 kV
345 kV
500 kV
750 kV
± 600 kV
1 A Locais acessíveis somente a pedestres 7,0 7,5 8,0 9,5 13,0 13,0
2 A Locais acessíveis a máquinas agrícolas 7,5 8,0 9,0 10,0 15,0 13,0
3 B Rodovias federais e rodovias estaduais de primeira classe (tráfego intenso)
8,7 9,7 10,8 12,4 30,0 17,0
4 B Demais rodovias estaduais e rodovias municipais muito utilizadas
8,7 9,7 10,8 12,4 20,0 17,0
5 B Demais rodovias estaduais e rodovias municipais, ruas, avenidas, estradas, fazenda e carroçáveis
8,2 9,2 10,3 11,9 16,0 17,0
6 C Ferrovias não eletrificadas 9,7 10,7 11,8 13,4 16,0 17,0
7 C Ferrovias eletrificadas ou com previsão de eletrificação
12,7 13,7 14,8 16,4 19,0 17,0
8 D Linhas de Distribuição, Telecomunicação e Transmissão
3,0 4,0 5,0 7,0 8,7 6,2
9 D Estruturas pertencentes a ferrovias eletrificadas
4,7 5,7 6,8 8,4 11,0 10,7
10 E Edificações 4,7 5,7 6,8 8,4 10,0 10,7
11 H + F Águas navegáveis h+2,7 h+3,7 h+4,8 h+6,4 h+9,0 h+7,0
12 G Águas não navegáveis 7,0 7,5 8,0 9,5 13,0 13,0
13 A Futuras Linhas de Distribuição ou Comunicação (sem indicação de altura no perfil)
14,0 15,0 16,0 18,0 19,7 17,2
37
Referente a tabela 03, deve-se atentar para as seguintes notas:
I. Nos cruzamentos de linhas, o espaçamento a ser adotado será sempre o
indicado pela linha de maior tensão;
II. No item 11, o valor “h” corresponde a altura do maior mastro e deve ser fixado
pela autoridade responsável pela navegação na hidrovia considerada;
III. Os valores dos espaçamentos mínimos para solo “A”, adotados na plotação
das linhas de 138kV, 230kV, 345kV e 500kV, são os indicados no item 1. Para
as linhas de 600kV e 750kV, o espaçamentos mínimos a serem utilizados na
plotação dos cabos condutores é o valor constante no item 2, sendo porém
aceito o valor indicado no item 1, em locais de difícil acesso, tais como
encostas íngremes.
A largura da faixa de servidão de uma LT é variável em função da tensão da
linha. A finalidade dessa faixa é limitar as perturbações nas vizinhanças ao longo de
seu traçado devido ao balanço transversal dos condutores sob a ação do vento, bem
como aos efeitos elétricos e posicionamento das fundações, suportes e estais.
Na tabela 04 a coluna total indica a largura da faixa de servidão utilizada por
Furnas em função da tensão. Entretanto, pode haver faixas diferenciadas de acordo
com as particularidades de cada região atravessada e do projeto da LT onde as
faixas podem ser aumentadas.
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Tabela 04 – Larguras das faixas de servidão pratica das por Furnas. Fonte: Furnas.
FAIXAS DE SERVIDÃO
LARGURAS DAS FAIXAS (m)
750 170 47,50 - 47,50 95,00
500 120 30,00 - 30,00 60,00
345 120 25,00 - 25,00 50,00 230 kV 345 kV 500 kV 750 kV
230 120 20,00 - 20,00 40,00
138 120 12,50 - 12,50 25,00
345 (duplo) 150 27,50 - 27,50 55,00 138 kV 345 kV (duplo) ± 600 150 36,00 - 36,00 72,00
750 750 150 53,25 68,50 53,25 175,00
750 750 170 56,75 68,50 56,75 182,00
500 500 120 30,00 40,00 30,00 100,00
500 345 120 30,00 38,00 25,00 93,00
500 230 120 30,00 38,00 20,00 88,00
500 138 120 30,00 32,50 12,50 75,00
345 345 120 25,00 35,00 25,00 85,00
345 230 120 25,00 33,00 20,00 78,00
345 138 120 25,00 28,00 12,50 65,50
230 230 120 20,00 28,00 20,00 68,00
230 138 120 20,00 22,50 12,50 55,00 ± 600 kV
138 138 120 12,50 16,00 12,50 41,00
a c
a c
a c
Após verificação em gabinete das particularidades de cada localização
projetada no projeto de perfil e planta, volta-se ao campo para materialização dos
marcos de eixo das estruturas e os piquetes de alinhamento, conforme ilustrado nas
figuras 23, 24 e 25.
Fig. 23 – Locação das estruturas em tangente. Fonte: Furnas.
Fig. 24 – Locação das estruturas em vértices. Fonte: Furnas.
Conforme observamos na figura 24 o eixo que contém os piquetes 1, 2, 3 e 4
estão na bissetriz do ângulo (α) que é a deflexão da LT.
PIQUETE ALINH. RÉ PIQUETE ALINH. VANTE
EIXO CENTRAL
5.8.2 Locação de estruturas estaiadas
Fig. 25 – Esquema de locação do eixo da estrutura e marcos auxiliares para torres estaiadas em tangente. Fonte: Furnas.
Conforme observamos na figura 25, o eixo que contém os piquetes 1 e 2
estão no eixo do alinhamento da LT, e o marcos 3 e 4 na transversal do eixo da LT.
Esses marcos auxiliares são utilizados para locação dos pontos de fincamento das
hastes dos estais.
Fig. 26 – Detalhe dos estais e pontos de fincamento das hastes. Fonte: Furnas.
2 1
5.8.3 Seções diagonais
5.8.3.1 Torres autoportantes
Em conjunto com a locação do eixo das estruturas são levantadas a seções
diagonais das pernas das torres. O objetivo dessas seções é determinar o desnível
entre o marco central das torres e o ponto de afloramento das fundações, que
servirá de subsídio para o projetista definir a altura das pernas das estruturas.
O levantamento tem início no marco central, atingindo a distância mínima de
quinze metros formando um ângulo com o eixo da linha (torres em alinhamento) ou
com a bissetriz da deflexão (torres em vértice), conforme segue:
Estruturas de base quadrada = 45º.
Estruturas de base retangular: definido no projeto.
Estruturas em pórtico = 90º.
São levantados no mínimo 5 pontos em cada semidiagonal, distantes entre si,
no máximo três metros, sendo necessário, no entanto, levantar pontos
intermediários, desde que sejam importantes para caracterizar a configuração do
terreno.
42
A figura 27 apresenta os perfis em cada linha de levantamento desenhado em
projeto padronizado no formato A3 do padrão ABNT (Associação Brasileira de
Normas Técnicas), contendo todos os dados necessários para escolha das pernas
de uma estrutura autoportante.
Após o levantamento da seção diagonal, são definidas as alturas das pernas
(A, B, C e D) de cada estrutura. As diferenças de nível determinadas em campo
viabilizam o projetista na escolha exata de cada altura de perna a ser utilizada. Para
os projetos de fundação em tubulão, onde o stub13 é concretado como montante
auxiliar, são adotados afloramentos mínimos (“G”)14 que variam de 20 ou 30
centímetros tendo como referência a cota do eixo do tubulão.
Com os gabaritos de pernas elaborados a partir do projeto típico de stub para
cada tipo de estrutura, são escolhidas as pernas que compõem a altura total da
torre. Em geral, as pernas onde se obteve o menor afloramento são definidas como
a perna de referência. As pernas são definidas em gabinete pelo projetista, em
seguida, relacionadas e enviadas à equipe de campo para sua devida locação.
Tendo as pernas definidas, volta-se ao campo e com uso de estação total,
são levantadas as cotas do centro de cava (Pcc) de cada tubulão, bem como a cota
do piquete de referência (auxiliar) para controle das escavações (normalmente de
1,00 à 1,50m do centro da cava, variando de acordo com o diâmetro do tubulão). As
cotas encontradas são anotadas e ou armazenadas em cadernetas eletrônicas e
enviadas ao escritório.
Com a cota do eixo de cada perna são definidas as distâncias “G” (sendo
agora os afloramentos reais) e as cotas dos stubs. Baseado na distância “G” de
cada perna são determinados todos os elementos (medidas H, P, volumes de
escavação e volumes de concreto - ver planilhas 01 e 02), dentre outros necessários
13
Cantoneira metálica, perfil de aço galvanizado, sendo a peça estrutural para montagem da torre.
14 Determina quantos metros ou centímetros a fundação ficará acima do nível natural do terreno em
cada tubulão.
43
para execução da fundação. São adotadas cotas arbitrárias na etapa da fundação,
sendo a cota do marco central da torre considerada como 100,000m.
A planilha de nivelamento e concretagem dos stubs e controle das
escavações, são calculadas com a definição da distância “G”, das cotas de centro de
cava e dos piquetes de referência.
Partindo do nível da perna de referência, fornecido na lista de construção da
LT, determina-se as distâncias “G” de cada perna em função da diferença de pernas
e diferença de nível entre as cotas do eixo do tubulão.
Determinação da distância “G”
Pernas iguais:
Pernas diferentes:
Para pernas diferentes, quando a perna a ser calculada a distância “G” for
menor que a perna de referência, deve-se subtrair a diferença entre as pernas, e
quando for maior, deve-se somar a diferença entre as pernas.
Embora todas as distâncias encontradas em campo (horizontal e vertical)
sejam importantes ao projeto, a distância “G” se destaca, uma vez que essa é a
base para determinação de todas a variáveis do projeto de fundação de uma
estrutura autoportante. Com base na distância “G” que são definidos os volumes de
escavação e de concreto, os afloramentos, altura total do tubulão e a cota do topo
do stub.
Abaixo são apresentadas as planilhas 01 e 02 contendo os dados levantados
no campo em conjunto com os parâmetros definidos pelo projeto da LT em estudo e
os cálculos das variáveis da torre T96-1 da LT 138KV Simplício – Rocha Leão.
G = Elevação da perna de referência – cota do eixo tubulão
G = Elevação da perna de referência – (cota do eixo tubulão ± a dif. de pernas)
44
Planilha 01 – Planilha de locação da escavação de estruturas autoportantes, com levantamento das cotas do eixo da cava (Pcc) para determinação da distância “G”. Fonte: Furnas.
45
Planilha 02 – Planilha de nivelamento de stubs em estruturas autoportantes, calculados a partir da planilha 01. Fonte: Furnas.
46
5.8.3.2 Torres estaiadas
Nas torres estaiadas as seções diagonais são levantadas para determinar o
ponto de fincamento real (PFR) tendo como referência o ponto de fincamento teórico
(PFT) que é calculado a partir da altura do ponto de fixação das hastes dos estais na
estrutura e do ângulo de inclinação. A figura 28 ilustra como devem ser levantados
os pontos no terreno que serão utilizados para representação da seção diagonal em
torres estaiadas.
Fig. 28 – Croqui esquemático para levantamento da seção diagonal em estruturas estaiadas de um projeto específico. Fonte: Autor.
47
Assim como nas estruturas autoportantes, nas torres estaiadas também são
adotadas cotas arbitrárias na etapa da fundação, sendo a cota do marco central da
torre considerada como 100,000m e a partir do eixo determinadas as cotas dos
marcos auxiliares.
A figura 29 apresenta os perfis em cada linha de levantamento, tendo como
origem os marcos auxiliares (MA1 e MA2), desenhados em projeto padronizado no
formato A3 do padrão ABNT, contendo todos os dados necessários para definição
dos pontos de fincamento de uma estrutura estaiada e a inclinação do terreno.
Fig. 29 – Seção Diagonal em estruturas estaiadas a partir do ponto de fincamento teórico da estrutura em questão. Fonte: Autor.
48
A figura 30 ilustra o ponto de fixação das hastes dos estais nas estruturas
(HR), o ângulo de inclinação (y), a distância horizontal PFT (DHn) e distância
horizontal do PFR (DH) definido a partir da diferença de nível (Hn).
Fig. 30 – Croqui esquemático para locação do ponto de fincamento em estruturas estaiadas. Fonte: Furnas.
A distância L tem como objetivo determinar a inclinação do terreno para a
definição do comprimento das hastes e a profundidade das cavas.
Consideramos o ponto de fincamento real quando encontramos a condição
imposta pela seguinte condição: HR + Hn = DH / tgy
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Se a condição acima não for satisfeita, deve-se calcular o deslocamento Xn
(quantos necessários) em função do ângulo y e do Hn somando-o com a DH.
5.9 Folhas de dados e projetos de travessias
Ao longo de sua diretriz a LT atravessa inúmeros obstáculos. Abaixo
relacionamos àqueles que necessitam de projetos de travessia:
Rodovias Federais e Estaduais, asfaltadas ou não
Linhas Elétricas com tensão superior a 34,5kV
Vias Navegáveis
Ferrovias
Os seguintes dados devem ser levantados para elaboração dos Projetos de Travessia, são eles:
Rodovias e Ferrovias (Anexo B)
a) Órgão ou proprietário com o nome do responsável.
b) Endereço e telefone do Órgão.
c) Nome, prefixo ou equivalente.
d) Progressiva e altitude do eixo do perfil da linha projetada no ponto de cruzamento
com o eixo da via e distância desse ponto aos piquetes (marcos, se for o caso), mais
próximos.
f) Coordenadas geográficas e em UTM no ponto de cruzamento.
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g) Localidades adjacentes (anterior e posterior) da via e pontos terminais da linha
em projeto.
h) Ângulo formado pela via com a linha em projeto, ou o menor ângulo no caso do
obstáculo se situar em curva.
i) Faixa de domínio e faixa não edificante da via, distâncias horizontais e verticais do
eixo da via à crista dos cortes e/ou à saia dos aterros, medidas na direção do
caminhamento da linha em projeto. A largura da faixa de domínio e não edificante
deverão ser obtidas nos órgãos responsáveis pela rodovia/ferrovia.
j) Linhas elétricas aéreas até 34,5kV e/ou de telecomunicação existentes ao longo
da via, incluindo tensão nominal (quando aplicável), proprietário, tipo dos postes
e/ou estruturas, posição e cota da base dos pontos mais próximos, cota do cabo
mais alto, no eixo, à direita e à esquerda da linha em projeto, bem como nos pontos
da linha atravessada.
k) Caso a linha tenha tensão nominal superior a 34,5kV, deverão ser fornecidas
todas as informações constantes no item Linhas Elétricas Aéreas, a seguir.
Linhas Elétricas Aéreas (Anexo C)
a) Órgão, proprietário ou responsável.
b) Tensão Nominal.
d) Menor ângulo formado pelos eixos das linhas.
e) Número e progressivas das estruturas projetadas e distâncias dos marcos
centrais das mesmas ao ponto de cruzamento das linhas.
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f) Número e tipo das estruturas da linha atravessada e distâncias das mesmas ao
ponto de cruzamento das linhas.
g) Cota da base das estruturas da linha atravessada.
h)