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Projectar linhas e postes de electricidade contra o vento

O país deve modernizar os normativos de projecto das linhas eléctricas, produzindo e publicando a versão nacional da norma EN 50341 de 2012, conforme está obrigado perante a União Europeia.

José Luís Pinto de Sá
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Comportando-se, relativamente às forças do vento, como mastros de um “velame” composto pelos condutores entre apoios, as torres e postes de electricidade chegam a suportar forças de vento até cinco vezes superiores às incidentes sobre si próprios. Estas forças crescem com o número e comprimento dos condutores e com a altura da sua montagem, condições típicas das tensões mais altas.

Em Portugal, como noutros países europeus, o projecto das linhas eléctricas e dos seus suportes é, por tradição, da competência de engenheiros electrotécnicos. Dado que esse projecto tem de satisfazer especificações de natureza eléctrica e também mecânica, requer o conhecimento das técnicas de cálculo de duas especialidades distintas, o que tradicionalmente era ensinado nos respectivos cursos universitários.

Porém, os requisitos de segurança a considerar no projecto de linhas eléctricas nunca foram decisão dos projectistas, sendo definidos por um “Regulamento de Segurança de Linhas Eléctricas de Alta Tensão” (RSLEAT), cuja primeira edição em Diário da República remonta a Janeiro de 1966. Quanto aos ventos a considerar no projecto, a situação mais severa correspondia a um “vento máximo habitual” de 124 km/h para condutores instalados até 30 metros de altura, 136 km/h para de 30 a 50 metros, e de 148 km/h acima de 50 metros. O Regulamento recomendava ainda que, para “zonas particularmente expostas”, numa faixa costeira de 5 km e em altitudes superiores a 700 metros, se reforçasse a segurança.

A definição destes requisitos, afirmava o preâmbulo do Decreto, tinha tido “apoio relevante” em estudos feitos pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil, “com leituras e registos de aparelhos expressamente montados para esse fim em diversas linhas de alta tensão em serviço”. É de notar que, no início dos anos 60, a electrificação nacional era incipiente, as primeiras linhas de 220 kV acabavam de ser introduzidas em Portugal e ainda não existiam as de 400 kV, e que os anemómetros eram mecânicos e incapazes do registo preciso de turbulências. Também as práticas internacionais eram empíricas e a “engenharia do vento” pouco desenvolvida.

O mesmo Decreto de 1966 que publicou o RSLEAT também incluiu o Regulamento de Segurança para as Redes de Energia em Baixa Tensão (BT) que, na subsequente revisão de 1984, reduziu a 75% do exigido para a Média Tensão os requisitos de resistência à pressão do vento das linhas BT. Essa redução foi reafirmada na revisão de 2011 e mantém-se até hoje.

Em 1992 foi publicada uma versão actualizada do RSLEAT de 1966. Porém, para os requisitos de resistência mecânica ao vento, o RSLEAT de 1992 manteve quase tudo o que já vinha de 1966: a consideração das mesmas duas regiões do país, apenas reduzindo a altitude das “zonas particularmente expostas” de 700 para 600 metros, o mesmo conceito de “vento máximo habitual”, e as mesmas velocidades máximas a considerar. Para as “zonas mais expostas”, estipulava um reforço de 20% na pressão do vento suportável, o que, feitas contas, se traduziu nos mesmos agravamentos das velocidades do vento já recomendadas em 1966.

Tendo em conta as alturas típicas dos apoios das linhas aéreas, constata-se o seguinte:

Os apoios das linhas de Média e Alta Tensão da E-Redes raramente ultrapassam a altura de 30 metros, estando, portanto, o seu projecto, no que respeita à velocidade máxima do vento a considerar, limitado na generalidade do país a 126 km/h.

Como, por outro lado, os apoios das linhas de Muito Alta Tensão da REN raramente ultrapassam os 50 metros de altura, o seu projecto está limitado à consideração da velocidade máxima de vento de 138 km/h, na generalidade do país.

A região do país que requer a consideração de uma maior velocidade do vento (138 km/h para as linhas de MT e AT da E-Redes com menos de 30 metros e 150 km/h para as da REN até 50 metros de altura) é muito reduzida, consistindo de uma estreita faixa litoral, zonas montanhosas, e as ilhas.

Na Baixa Tensão, desde há 42 anos que a velocidade máxima do vento a considerar no projecto é de 109 km/h. Visto que a pressão do vento é proporcional ao quadrado da sua velocidade, este limite corresponde a metade da pressão criada pelos ventos de 150 km/h.

Entretanto, o processo de integração europeia foi transferindo para Comités europeus responsabilidades técnicas e normativas que outrora haviam sido nacionais, deixando a cada país a tarefa de adaptar essas normas a aspectos climáticos específicos e ao nível de risco aceite. Simultaneamente, o conhecimento científico do comportamento das linhas aéreas e dos seus apoios, face ao vento, teve um grande desenvolvimento mundial e foi sendo incorporado nas sucessivas edições das normas europeias.

Assim, em 2001, o Comité Europeu da especialidade publicou a norma EN 50341–1, estabelecendo requisitos comuns para linhas eléctricas de Alta e Muito Alta Tensão (principalmente as da REN) e os seus suportes. Em 2005 esta norma foi completada por outra, a EN 50423-1, que na prática estendeu a anterior às linhas de Média Tensão da EDP. A EN 50341 requeria que cada país da UE a nacionalizasse, acrescentando-lhe um NNA (Anexo Normativo Nacional) que atendesse às particularidades climáticas nacionais. E, com efeito, a DGE publicou a versão nacionalizada, editada pelo IPQ, com a sigla NP EN 50341-3-17, mas ela nunca foi tornada obrigatória por lei nem o antigo RSLEAT foi revogado, ao contrário de Espanha, por exemplo, que o decretou num novo Regulamento publicado em 2008.

Com novas definições e métodos de especificação, relativamente ao vento a norma introduzia a noção de “rajada” mas, concretizando a que valores máximos de projecto estas novas noções conduziram a versão nacional da norma, verifica-se que os ventos máximos se mantiveram os mesmos previstos no RSLEAT, definidos no início dos anos 60. Também as duas zonas nacionais de ventos definidas nessa época remota se mantiveram e, por isso, a NP EN 50341-3-17 continuou a coexistir com o RSLEAT.

Apesar das semelhanças entre a versão nacional da nova norma europeia e o RSLEAT, um estudo da sua aplicação ao projecto de uma linha de 60 kV, realizado na FEUP em 2008, concluiu que “a norma (50341) é um documento mais abrangente incluindo, além de todos os requisitos para o projecto de linhas, algumas das próprias bases de dimensionamento, como o dos  apoios …”, e que, em particular, “outra grande alteração … foi a necessidade de utilizar no projecto apoios dimensionados de acordo com esta”. Ou seja, a norma europeia veio trazer uma atenção à escolha dos apoios de sustentação das linhas que, embora já existisse no RSLEAT, era frequentemente negligenciada.

Tudo se manteve igual no projecto das linhas eléctricas e seus apoios ao que se praticava havia muito, o que é particularmente relevante porque viriam a ser os postes o que mais cairia com os ventos de 2026, tanto da REN (101 postes), que já em 2009 vira caírem 25, como da E-Redes, que viu derrubados mil e quatrocentos postes de Média Tensão e quatro mil de Baixa Tensão.

Onze anos depois da primeira edição, em 2012, o organismo europeu competente publicou uma revisão da norma EN 50341-1, com modernizações conceptuais e alargando a sua abrangência às linhas de Distribuição em Média Tensão da E-Redes. Com definições e especificações muito mais complexas que as do RSLEAT a que os engenheiros portugueses estão habituados, usa critérios estatísticos de fiabilidade e de estimativa de ventos máximos e recomenda o uso de mapas de vento regionais precisos para o seu cálculo, incluindo parâmetros como a rugosidade dos terrenos. Mas não é só em relação ao vento que a norma EN 50341 é mais exigente que o RSLEAT português. Em 2021, uma Tese de Mestrado na Universidade Nova analisou as diferenças entre os projectos de uma linha de 30 kV obedecendo ao RSLEAT e à 50341-3-17 (versão de 2001). O estudo verificou que a EN 50341 requeria mais apoios que o RSLEAT, com um acréscimo de custos estimado em 16% para o caso analisado, mesmo sem agravamento das velocidades de vento consideradas.

Face ao compromisso de Portugal apresentar à UE a versão nacionalizada da norma EN 50341 de 2012, a DGEG solicitou à E-Redes que diligenciasse o seu desenvolvimento, o que em 2016 levou esta empresa a consultar o Instituto Superior Técnico para o efeito. Criado um grupo de Professores que o IST considerou competentes para a realização da tarefa, foram apresentados uma proposta de trabalhos e um orçamento à E-Redes, que não lhes deu seguimento. Quatorze anos depois de publicada, continua a não existir a versão nacional da norma europeia EN 50341 de 2012. Dos 35 países europeus que adoptam esta norma, a maioria já publicou versões nacionalizadas, algumas já com segundas edições que aperfeiçoaram as anteriores.

É de notar que a escassez nacional de competências técnicas nestas matérias se agravou com o progressivo desaparecimento, desde os anos 80, do ensino do projecto de Linhas eléctricas nos currículos universitários, com raros trabalhos académicos orientados geralmente por professores mais velhos que se foram aposentando. No IST e na FEUP, ainda se retomou por alguns anos, na década de 2000, o ensino introdutório do projecto de linhas, que actualmente se restringe a alguns Politécnicos. Porém, nenhum desses programas de ensino incluiu os modernos conceitos e prescrições da norma europeia EN 50341.

Face ao exposto e ao desastre do temporal Kristin, antes de se tomarem decisões implicando custos elevados e despropositados, deve o país modernizar os normativos de projecto das linhas eléctricas, produzindo e publicando a versão nacional da norma EN 50341 de 2012, conforme está obrigado perante a União Europeia. Na oportunidade, é de considerar o mapa de ventos nacional que o país obteve nas últimas décadas, nomeadamente com os estudos feitos para a instalação de geradores eólicos, e incorporar os modernos conhecimentos científicos e técnicos que suportaram a última versão da EN 50341 europeia, em vez das vetustas escolhas empíricas que presidiram aos Regulamentos portugueses que ainda vigoram. Deve, também, a aplicação desta norma ser tornada obrigatória por Decreto.

Não é descabido que, neste trabalho, se utilize a experiência de outros países europeus e que, uma vez definidos os ventos máximos a considerar no projecto de linhas, em função dos terrenos, regiões e riscos aceitáveis, se revejam os pressupostos que presidiram às linhas existentes mais expostas. Se o seu robustecimento se impuser em algumas regiões, é possível fazê-lo a custos controlados: em alguns casos montando, na Baixa Tensão, espias ou escoras nos apoios, noutros reduzindo as distâncias entre postes (aumentando o seu número), noutros ainda substituindo postes existentes por outros mais robustos.

Por fim, dado o panorama existente do ensino do projecto de linhas eléctricas, também não será descabido que, após a produção da NP EN 50341-2-17, a DGEG diligencie a modernização do documento que publicou há 40 anos e que serviu de guia de projecto de linhas eléctricas a muitos engenheiros.