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Periodo de Retorno em Linhas de Transmissão

Igor Costa 201110061911 Nayara Villela 201110062111 Renan Machado 201110065911 Rodrigo Belford 200720564511

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Professor: Pós doutor José Eduardo Telles Villas

2016.2

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Sumário

7/28/17 2

! Projeto mecânico de linhas de transmissão………Slide 3

! Determinação dos elementos solicitantes…………Slide 6

! Período de retorno……………………………………………Slide 13

! Período de retorno do vento …………………………..Slide 16

! Cálculos utilizando Período de retorno…………….Slide 22

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Projeto mecânico de linhas de transmissão

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Projeto mecânico de linhas de transmissão

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Entende-se por pro je to mecân ico de uma LT a determinação de todos os esforços atuantes sobre os elementos de que se compõe, efetuar seu dimensionamento adequado, produzir desenhos de detalhes construtivos e de montagem e as respectivas especificações e instruções

Para iniciar o projeto mecânico das linhas de transmissão, leva-se em conta alguns itens de f i n i dos em es tudos de otimização inicial:

! Classe de tensão

! Tipos de estruturas

! Bitolas de cabos

!   Composições dos condutores e para-raios

!   Composição da cadeia de isoladores, etc.

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Projeto mecânico de linhas de transmissão

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!   Projeto mecânico de um LT podem ser dividido em 3 fases:

Projetos dos cabos e da distribuição dos suportes sobre os perfis do terreno

Projeto dos suportes

Projeto das fundações

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Determinação dos elementos solicitantes

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Determinação dos elementos solicitantes

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!   As solicitações mecânicas dos cabos das LT’s ,

estruturas e fundações são resultado das variações das

condições atmosféricas nas regiões em que estas se

encontram

!   Os dados básicos de projeto devem ser coletados em

postos de observação meteorológica na própria região,

ou em regiões climáticas próximas e semelhantes

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Determinação dos elementos solicitantes

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! Informações metereológicas necessárias para o estabelecimento das hipótes de carga

 Valores das máximas temperaturas

anuais  Valores das mínimas temperaturas

anuais  Valores das temperaturas médias

anuais, obtidas por taxa horária de amostragem

Temperaturas Velocidades máximas anuais de vento

 Na impossibilidade de obter

esses dados nas condições

desejáveis, o projetista deverá

r e c o r r e r à s c a r t a s

metereológicas constantes na

NBR 5422

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Determinação dos elementos solicitantes

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!   Fenômenos naturais são aleatórios. Não podem ser

previstos com precisão

!   Os fenômenos são previstos de forma estatística

!   A suportabilidade de uma estrutura ou de seus

elementos estruturais aos esforços mecânicos podem

ser consideradas grandezas estatísticas

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Determinação dos elementos solicitantes

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!   Para elevar o fator de segurança em uma LT, define-se um risco de falha aceitável, definido conforme:

P(L) Curva cumulativa de distribuição das suportabilidades de uma estrutura pertencente a um lote de estruturas. f(L) Distribuição de valores extremos

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Determinação dos elementos solicitantes

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fo

fo (L)

P(L)

P(L1)

RISCO DE FALHA R

Risco de Falha de uma estrutura

L L1

P

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Determinação dos elementos solicitantes

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Período de retorno

13 7/28/17

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Período de retorno

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!   Período de retorno (T) é definido como o intervalo médio entre ocorrências sucessivas de um mesmo evento durante um período indefinidamente longo.

!   Em outras palavras, é definido como o inverso da p r obab i l i d ade de um evento ser igualado ou ultrapassado

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Período de retorno

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Inverso da probabilidade

Norma Brasileira - NBR 5422/1985

!   Válida para os níveis de tensão entre 38kV e 800kV.

!   Decretos:

Ø  N° 84398 de 16.01.1980 – Ocupação de espaços por linhas de transmissão.

Ø  N° 86859 de 19.01.1982 – Alteração do decreto anterior.

Ø  N° 83399 de 03.05.1979 – Referente a zonas de navegação aérea.

Norma Brasileira - NBR 5422/1985

!   Definições

Ø  Vão de vento: Média aritmética dos vãos adjacentes ao torre (suporte).

Ø  Vão de peso: Distância entre os pontos com tangente horizontal das

catenárias dos vãos adjacentes ao suporte.

Ø  Período de retorno: Intervalo médio entre ocorrências sucessivas de um

mesmo evento durante um período de tempo indefinidamente longo.

Corresponde ao inverso da probabilidade de ocorrência do evento no período de

um ano.

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Período de retorno do vento

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Período de retorno do vento

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! Em se tratando de linhas de transmissão, o período de retorno de interesse é o do vento

!   Distribuição generalizada de valores extremos (GVE)

Onde: −∞ < x< β - α/ξ para ξ < 0

−∞ < x < ∞ para ξ  0 β – α/ξ < x < ∞ para ξ > 0 Β, α e ξ são parâmetros de posição e escala, α > 0

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Período de retorno do vento

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!   Derivando-se em relação à x , em que X representa a variável aleatória associada a valores máximos de velocidade do vento

Onde: − ∞ < x < ∞ Β é parâmetro de posição com −∞ < β < ∞ α é parâmetro de escala com α > 0 .

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Período de retorno do vento

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De acordo com Beijo et al. (2005), assumindo independência entre as

observações, os estimadores da máxima verossimilhança para os

parâmetros β e α da distribuição Gumbel são respectivamente,

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Período de retorno do vento

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A probabilidade da variável aleatória X, de que

ocorra uma rajada máxima de vento maior que

certo valor x via distribuição Gumbel é dada

por

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Período de retorno do vento

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O período de retorno estimado (expresso em

anos) para o maior valor registrado em cada

um dos meses do ano é dado por

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Cálculos utilizando Período de retorno

24 7/28/17

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Cálculos utilizando Período de Retorno

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Usa-se o período de retorno para

a faixa de 50 anos com padrão,

porém é possível basear a sua

estrutura para uma faixa maior,

como 100, 200, 250 anos.

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Cálculos utilizando Período de Retorno

7/28/17 26

A escolha do período de retorno impacta

diretamente no custo das suas estruturas,

uma vez que, quanto mais longo o período

estudado, maior a probabilidade de incluir

ventos improváveis no projeto. Isso exigiria

materiais mais resistentes, muitas vezes para

suportar ventos que dificilmente ocorrerão

novamente.

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Cálculos utilizando Período de Retorno

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Se calcularmos a velocidade do

vento para um período de retorno

de 50 anos, teremos a chamada

velocidade básica do vento para

um projeto com durabilidade e

custo razoáveis

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Cálculos utilizando Período de retorno

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Tal velocidade pode ser calculada pelos métodos estatístico e gráfico

!   Estatístico

!   Gráfico

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Método Estatístico

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Método Gráfico

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O valor da velocidade básica

do vento pode ser l ida

d i retamente das curvas

isótacas constantes

(Tempo de integração média:

10min; período de retorno:

50 anos; 10m de altura;

terreno de categoria B)

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Cálculos utilizando Período de retorno

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Nas hipóteses de cálculo, o período de retorno é levado em conta na hipótese de carga de vento máximo.

Esta condição corresponde àquela que mais solicita os elementos da linha.

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Hipóteses de Cálculo considerando o vento

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Para essa hipótese, a NBR 5422/1985 estabelece que:

(a) Na condição de trabalho

de maior duração, caso não

tenham s ido adotadas

medidas de proteção contra

e f e i t o s d e v i b r a ç ã o ,

recomenda-se limitar o

esforço da tração nos cabos

a o s va l o r e s máx imos

indicados na tabela

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(b) Na hipótese de carga máxima de vento, o esforço de tração axial nos cabos não pode ser superior a 50% da carga nominal de ruptura dos mesmo

Obs.: Na prática, neste caso, limita-se o valor de traçãoa cerca de 35% de sua carga de ruptura

Hipóteses de Cálculo considerando o vento

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Efeito do vento sobre os condutores

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Nos cálculos mecânicos dos condutores, há de se levar em consideração agentes externos, e esses são classificados por três tipos:

-  Aqueles que ocorrem frequentemente ao longo da vida da linha

-  Aqueles que ocorrem durante os trabalhos de montagem e manutenção

-  Aqueles que se espera que nunca ocorram, mas que, apesar de improváveis, devem ser considerados

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Efeito do vento sobre os condutores

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O vento também influencia no estudo mecânico dos condutores.

Ao soprar por uma LT, o vento se manifesta em forma de pressão porporcional à sua velocidade

Tal tópico é regulamentado pela NBR 5422/85

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Efeito do vento sobre os condutores

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