Guilherme Ranzoni - TCC - Rev02
Guilherme Ranzoni - TCC - Rev02
Guilherme Ranzoni - TCC - Rev02
TÉCNICO EM ELETROTÉCNICO
MOGI GUAÇU - SP
2023
GUILHERME RANZONI PAULINO
MOGI GUAÇU - SP
2023
Ficha elaborada pelo Bibliotecário da Instituição.
50 p.
CDD: 352.4
Conceito: ______________________________
Banca de Validação:
_________________________________
Presidente da Banca
Professor Orientador Diogo Pedriali
___________________________________
Professor Alexandre Momesso
____________________________________
Professor Luis Carlos Pompeu
MOGI GUAÇU – SP
2023
Dedicatória
Carl Sagan
RESUMO
With the renewable energy market, especially photovoltaic solar energy, increasingly
fierce and fighting for lower prices, it is important to analyze deadlines, construction
methods and technologies that can reduce the cost of LCOE – Levelized cost of
electricity, given in R$/MWh. Since this formula is based on CAPEX – Capital
Expenditure and OPEX – Operation Expenditure, the lower the cost to build and
operate a photovoltaic solar energy plant, the lower the cost to generate 1 MWh, thus
bringing more competitiveness and profits for the enterprise. Directly linked to the
operation of a photovoltaic solar energy plant are substations, which are responsible
for making the connection between the generator and the transmission or distribution
network. It is important that its construction is robust, safe and allows reliability and
continuity of operation, thus being an essential part of the success of a project
connected to the grid, be it generation or load. In this way, civil engineering concepts
were analyzed and studied to evaluate the impacts caused by the traditional
construction method, that is, cast-in-place concrete, with mortared ceramic blocks and
its relationship with material waste in addition to financial losses, the latter directly
linked to the performance and profitability of the operation, in addition to also
influencing the delivery time of the work and consequently, being able to help by
reducing the time for the generator to be connected and put into operation.
1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................14
1.1. Objetivo geral...................................................................................................14
1.2. Objetivos específicos.......................................................................................14
1.3. Justificativa......................................................................................................15
2. DESENVOLVIMENTO...........................................................................................16
2.1. Referencial Teórico..........................................................................................16
2.1.1. Conceito de Matriz Elétrica e Matriz Energética..............................................17
2.2. Geração de energia elétrica.............................................................................17
2.3. Matriz elétrica brasileira...................................................................................18
2.3.1. Matriz elétrica mundial.....................................................................................20
2.4. Definição de subestação..................................................................................22
2.5. Níveis de subestação.......................................................................................23
2.5.1. Subestação de média tensão Nível I................................................................23
2.5.2. Subestação de média tensão Nível II...............................................................25
2.5.3. Subestação de alta tensão Nível III..................................................................25
2.5.4. Subestação de alta tensão Nível IV..................................................................26
2.5.5. Subestação de alta tensão Nível V...................................................................26
2.6. Tipos de subestação........................................................................................26
2.6.1. Subestação elevadora.....................................................................................26
2.6.2 Subestação abaixadora...................................................................................26
2.6.3. Subestação de distribuição..............................................................................27
2.6.4. Subestação de manobra..................................................................................27
2.6.5. Subestação conversora...................................................................................27
2.6.6. Subestação industrial.......................................................................................27
2.7. Tipos construtivos de subestações..................................................................28
2.7.1. Subestação abrigada.......................................................................................28
2.7.2. Subestação blindada........................................................................................28
2.8. Tipos de isolação para subestações................................................................28
2.8.1. Subestação isolada a ar...................................................................................29
2.8.2. Subestações compactas e isolada a SF e SF6.................................................29
2.9. Tipos de operação............................................................................................30
2.9.1. Subestações com operação presencial............................................................31
2.9.2. Subestações supervisionadas.........................................................................31
2.10. Funções de subestações.................................................................................31
2.10.1. Subestação central de transmissão................................................................31
2.10.2. Subestação de subtransmissão......................................................................32
2.10.3. Subestação receptora de transmissão............................................................32
2.10.4. Subestação de consumidor.............................................................................32
2.11. Miscelânea interna...........................................................................................33
2.12. Concreto pré-moldado.....................................................................................36
2.12.1. Concreto pré-moldado e a relação com sustentabilidade................................37
2.13. Resíduos de obra da Construção Civil..............................................................39
2.14. Embasamento teórico......................................................................................40
2.15. Análise e discussão..........................................................................................45
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................47
REFERÊNCIAS..........................................................................................................48
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1. INTRODUÇÃO
De acordo com Mamede Filho (2021), todo sistema elétrico pode ser descrito
como um conjunto de três grandes e importantes segmentos: geração, transmissão e
distribuição. A energia gerada no bloco de geração precisa ser entregue ao
consumidor final e para isso percorre as linhas de transmissão e distribuição,
respectivamente. Contudo, independente da fonte de geração, seja ela termelétrica,
fotovoltaica, eólica, hidrelétrica, a tensão não é superior a 25 kV. Para exemplificar,
usinas fotovoltaicas geram sua energia nas saídas dos inversores de frequência no
máximo a 1.000 V para grandes usinas de geração centralizada e 800 V para usinas
de geração distribuída.
Nas usinas eólicas, as tensões podem variar de 600 V a 800 V. Para usinas
hidrelétricas de grande porte, as tensões podem variar de 6 kV a 25 kV. Quaisquer
que sejam os níveis de tensão na geração, eles são insuficientes para transportar
energia em grande escala pelos longos blocos de transmissão. Para isso, portanto,
faz-se necessário subestações denominadas elevadoras. Estas subestações elevam
os níveis de tensão com o objetivo de reduzir a corrente elétrica que circula pelos
condutores e com isso reduzindo as perdas elétricas inerentes de qualquer rede
elétrica, além de também tornar financeiramente e tecnicamente viável a transmissão
graças a redução da seção transversal dos condutores.
1.3. Justificativa
2. DESENVOLVIMENTO
A estratégia para a elaboração desta obra inicia-se com uma investigação sobre
os conceitos de matriz energética e sobre os dados históricos e atuais do Brasil,
principalmente no que tange à fonte solar fotovoltaica, afim de que a relevância da
fonte escolhida fosse também atual aos dias de hoje. Em concomitância a isso, fora
consultada as principais características das subestações hoje em utilização no Brasil,
afim de que o leitor tenha uma amplitude sobre suas aplicações, modelos, tipos
construtivos, dentre outros termos.
Foi também investigado a origem do concreto armado, bem como o início de sua
aplicação em esfera nacional.
Posteriormente, será feito um estudo de caso cuja intenção é comparar
financeiramente a viabilidade de se construir uma subestação abrigada em concreto
armado convencional e também com concreto pré-moldado, com as seguintes
premissas de projeto: tensão primária de 13,8 kV, com 1.000kVA de potência e de
64,2m².
Ambos projetos terão layout de equipamentos semelhantes, a fim de que a única
diferença construtiva seja tão e somente a técnica usada na modelagem do concreto.
Os principais itens analisados serão: custo unitário básico (CUB), prazo de
entrega, vantagens, resíduos de construção civil (RCC), eficiência nos tipos de
construção, etc.
Graças a REN 482, a geração distribuída agora ganhava escala com residências,
comércios e indústrias instalando seu próprio gerador fotovoltaico e fazendo uso de
sua usina junto à carga ou mesmo remota. Dessa forma, nossa matriz energética
Brasileira foi sendo moldada e alterada pouco a pouco, elevando a posição brasileira
no ranking de países com mais fontes de geração a partir de energia renovável.
Além da energia solar fotovoltaica como expoente das energias renováveis,
temos também energia eólica, hidráulica, biomassa da cana, geotérmica, dentre
outras.
Mas foi com a geração centralizada fotovoltaica e eólica que a Matriz Elétrica
Brasileira passou por grandes alterações, sobretudo com a geração solar fotovoltaica.
19
Já a geração elétrica de energia elétrica por fonte de energia em 2022, pode ser
vista na Tabela 2.
É com foco na geração solar que este trabalho de conclusão de curso se inspira
ao elaborar uma dissertação e estudo cujo resultado possa auxiliar no contínuo
crescimento da fonte no País, se debruçando em estudos financeiros e de viabilidade
afim de tornar os custos de conexão e proteção que envolvem uma subestação de
energia, mais atraente financeiramente seja na sua confecção, prazos ou
manutenção.
São as subestações que elevam o nível de tensão gerado por uma fonte de
energia elétrica e faz a distribuição da potência para as linhas de transmissão em
tensão mais elevada do que a de origem. Exemplos: subestações de usinas
fotovoltaicas, eólicas, térmicas, etc.
São as subestações que reduz o nível de tensão gerado por uma fonte de
energia elétrica e faz a distribuição da potência para as redes de distribuição, sejam
aéreas ou subterrâneas, alimentando as demais subestações de menor nível de
tensão.
São normalmente instaladas nas periferias de centros urbanos com o intuito de evitar
que as linhas de transmissão de tensões mais elevadas sejam construídas dentro do
espaço urbano.
27
Figura 4 - Conjunto compacto isolado a SF6 contendo TCs, TPs, chave e disjuntor
Legenda:
1. Disjuntor tripolar a vácuo, 630 A, 300 mVA, isolação 15 kV, bobina de
abertura 220 V
2. Transformador de potencial – medição – isolação 15kV
3. Transformador de corrente – medição – isolação 15 kV
4. Chave seccionadora tripolar seca, 15 kV, 200 A, comando simultâneo
5. Bucha de passagem interna – interna – 15 kV
6. Isolador pedestal – 15 kV
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Fonte: TybaOnline
Fonte: Prevale
torno de 150 kg/m². Valores próximos são encontrados também no trabalho de Falcão
et al. (2012), ao qual chegou em um valor de 148,28 kg/m².
Contudo, um artigo da Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, Paraíba,
Brasil, escrito por Ricardo Vasconcelos Gomes da Costa, Gilson Barbosa Athayde
Júnior e Mariana Moreira de Oliveira, realizado em diversos canteiros de obra, a taxa
de geração de resíduos foi de 93,89 kg/m².
Para fins de cálculos, a taxa de geração de resíduos de construção civil a ser
aplicada neste trabalho será de 150kg/m2 (PINTO, 1999).
Na Tabela 7 é possível visualizar os principais componentes de RCC – Resíduos
de Construção Civil – no país.
Uma vez obtido o CUGR, será possível calcular o custo total da geração dos
resíduos, bastando multiplicar pela área total construída da edificação:
Legenda:
1. caixa de passagem 40x40cm
2. calçada
3. exaustor
4. inversor Sungrow modelo SG350HX – 350kW
5. parede corta fogo
6. eletrodutos
7. EPIs
8. quadro geral de baixa tensão (QGBT)
9. cubículo de transformação
10. cubículo de proteção
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Segundo Mattos (2014), obtém-se uma massa por área construída estimada de
1.000 Kg/m². Já para a taxa de geração de resíduos, será adotada a métrica obtida
por Pinto (1999), de 150 Kg/m², dessa forma chegando ao resultado de 1.150 Kg/m².
Ao aplicar a fórmula sugerida por Ribeiro F Ribeiro, Luísa F.S Prates, Cristiane
F. Pimenta, obtém-se um CUGR de R$ 130,43/m²
Após, ao aplicar a fórmula responsável por calcular a representatividade do custo
de geração de resíduos do empreendimento, obtém-se: 13,04%
Logo, é possível aferir que 13,04% do orçamento dedicado à construção da
subestação em alvenaria fora convertido em resíduos que irão, se descartados
corretamente, para a reciclagem. Considerando-se o CU de R$ 1.000/m² e uma
construção de 64,2 m², obtém se um custo de obra na ordem de R$ 64.200,00 sendo
que R$ 8.378,68 dessa quantia será indiretamente perdida, uma vez que o valor que
representa este montante não ficará na edificação.
Quando considerado a quantidade de resíduos gerados, para a obra de 64,2 m²
com uma taxa de geração de resíduos de 150 Kg/m², obtém-se uma massa de 9.630
Kg desperdiçados que precisam encontrar o descarte correto.
Na Tabela 8 é possível visualizar orçamento de 2 empresas privadas que
aceitaram disponibilizar orçamento para o projeto em questão. No total, 6 empresas
foram consultadas, contudo, 1 alegou que, por motivos de compliance não poderiam
informar o orçamento para fins de estudo e outras 3 não responderam à solicitação.
Na mesma Tabela é ainda possível visualizar o custo com o pedreiro contratado para
execução do projeto.
Tabela 8 - Custos de construção para concreto moldado in loco versus custos com
concreto pré-moldado
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
REFERÊNCIAS
CREA-PR. Paraná gera quase 5,9 milhões de toneladas de entulho por ano. {online}.
Disponível na internet via www.url: https://www.crea-pr.org.br/ws/2020/01/parana-
gera-quase-59-milhoes-de-toneladas-de-entulho-por-ano/. Arquivo capturado em 04
de nov. 2023.
UFSC. O que são Resíduos da Construção Civil. {online}. Disponível na internet via
www.url: https://gestaoderesiduos.ufsc.br/rcc/. Arquivo capturado em 04 de nov.
2023.