Nadson – G-SEPi

A importância da geometria das torres de transmissão

No Brasil, boa parte da energia elétrica é produzida por usinas hidrelétricas, como por exemplo a usina de Itaipu, que fornece energia elétrica não só para o Brasil, mas também para o Paraguai. Toda energia gerada, deve ser transmitida com eficiência e segurança por todo o país. Essa transmissão, na maioria dos casos, é feita por cabos suspensos, sustentados por postes ou torres metálicas.

Torres de transmissão

As torres utilizadas no processo de transmissão são estruturas treliçadas formadas por perfis de aço e podem ser definida em dois tipos básicos: torres estaiadas e torres autoportantes.

Torres estaiadas: São usadas para alcançar grandes alturas e possuem alta capacidade de carga estrutural, entretanto, essas torres são utilizadas em terrenos de relevo suave e exigem uma grande área para instalação devido a ancoragem dos estais, que são os cabos que estabilizam as torres das forças horizontais.

Exemplo de fonte estaiada. (fonte: https://www.linkedin.com/pulse/torres-em-linhas-de-transmiss%C3%A3o-energia-efraim-machado/)

Torres autoportantes: São estruturas treliçadas com formato piramidal e de base sólida, ou seja, sem a necessidade dos estais, desta forma, as torres autoportantes tem sua ancoragem independente, reduzindo muito a área de instalação. Devido a sua estrutura compacta, as torres autoportantes são utilizadas em terrenos acidentados, entretanto, o preço para produção dessas torres tende a ser mais elevado em comparação às torres estaiadas.

Exemplo de fonte autoportante. (fonte: https://www.linkedin.com/pulse/torres-em-linhas-de-transmiss%C3%A3o-energia-efraim-machado/)

Um fator muito importante para determinar a eficiência da transmissão é a disposição dos condutores na torre, podendo ser com relação a seção transversal do condutor e também da quantidade de condutores por feixe.

Seção transversal do condutor:

A tensão da linha está relacionada com a capacidade de transporte de energia. Quanto maiores forem as distâncias entre a região da subestação até a região de consumo, haverá determinada seção transversal para o condutor e também a tensão adequada, pois, diferentemente dos sistemas de corrente contínua (CC), que a corrente flui por toda seção do cabo, em corrente alternada (CA) a corrente flui pela parte superficial do cabo, chamamos de efeito skin ou efeito pelicular, por este motivo, o cabo possui maior resistividade em corrente alternada do que em corrente contínua.

Neste exemplo temos 2 cabos condutores em corte, a faixa vermelha indica a passagem de corrente, na esquerda temos corrente alternada, na direita corrente contínua, podemos ver que na imagem à esquerda a corrente flui pela parte externa do cabo.

A disposição dos cabos também são avaliados conforme a distância em si, e dividimos entre simétricos e assimétricos.

Simétricas: os cabos são dispostos todos com a mesma distância.

Assimétrico: Os cabos são dispostos com distância diferente.

Fonte: Claudio Oliveira, Engenheiro Eletricista e da Computação (https://www.youtube.com/watch?v=Bp2UPc8C9d4)

Utilizando os valores das distâncias d, podemos definir a Distância Média Geométrica, que é a média geométrica entre as distâncias e quanto menor for o valor da média maior será a capacidade de transmissão da linha.

Tendo em vista que a seção transversal do condutor é um fator muito importante, também devemos considerar a quantidade de cabos por feixe, pois, quanto mais cabos por feixe, maior a eficiência na transmissão, por este motivo é muito comum vermos torres com mais de 2 fases por feixe.

Exemplo de torres de transmissão com duas fases por feixe. (fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/14/Img0289SCE_500kV_lines_close.JPG/1200px-Img0289SCE_500kV_lines_close.JPG)

Assim como calculamos a DMG, também podemos calcular o Raio Médio Geométrico do feixe de cabos, sendo mais uma forma de aumentarmos a capacidade de condução da linha.

Conclusão:

Há muita ciência por trás das torres de transmissão, e a sua geometria é muito importante para que possamos ter uma transmissão segura e de qualidade. Além de ser viável economicamente, não só a geometria das torres é importante mas o tipo de cabeamento influencia muito em questão de custo e qualidade.

Referências:

OGATA, Marcos Wilson . OTIMIZAÇÃO ESTRUTURAL DE UMA TORRE DE LINHA DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2022. Disponível em: https://lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/256558/001164338.pdf?sequence=1

GRACIA, Andrés Felipe Patarroyo ; SILVA, Wagner Queiroz . Análise Comparativa Entre Diferentes Geometrias de Torres de Transmissão do Tipo Autoportante Frente à Ação do Vento. Local: Editora, 2020. Disponível em: http://www.abperevista.com.br/imagens/volume20_01/cap04.pdf

MACHADO, Efraim . Torres em linhas de transmissão de energia. Nome do Site. 2021. Disponível em: https://www.linkedin.com/pulse/torres-em-linhas-de-transmiss%C3%A3o-energia-efraim-machado/?originalSubdomain=pt. Acesso em. 07 mar. 2024.

OLIVEIRA, Claudio . A influência da geometria na capacidade de uma linha de transmissão. Elétrica sem Limites, 2023. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Bp2UPc8C9d4&ab_channel=El%C3%A9tricasemLimites. Acesso em: 10 mar. 2024.

Conselho Regional dos Técnicos Industriais, CRT-RJ. Rio de Janeiro: CRT-RJ, 2021. Como funciona a linha de transmissão? – Disponível em: https://old.crtrj.gov.br/como-funciona-a-linha-de-transmissao/. Acesso em. 07 mar. 2024

A Inteligência Artificial como ferramenta na gestão de energia

No decorrer dos anos o tema “tecnologia” ficou cada vez mais abrangente devido o avanço de vários setores ao mesmo tempo, principalmente no ramo da computação, nos limitaremos, neste texto, apenas na utilização das Inteligências Artificiais como ferramenta para gestão dos setores energéticos, muitos conceitos apresentados também se expandem para a indústria em geral.

Um dos assuntos mais comentados sobre tecnologia atualmente são os Chatbots e Image Creators, dois exemplos de grande relevância são:

ChatGPT da OpenAI: é um chatbot que recebe linguagem natural e consegue desenvolver uma conversa de forma “humana”, responder perguntas, criar textos, códigos.

Image Creator do Microsoft Bing: é um gerador de imagens, ele recebe uma informação de entrada em linguagem natural e transforma a frase em uma imagem.

O que um Chatbot e um gerador de imagens têm em comum? Ambos funcionam com o mesmo princípio Inteligência artificial (também conhecido como IA), e o que é uma inteligência artificial?

Antes de definirmos o assunto propriamente dito, precisamos definir o conceito de inteligência primeiro.

O que é Inteligência Artificial?

Segundo o dicionário, inteligência é:

“Todas as características intelectuais de um indivíduo, ou seja, a faculdade de conhecer, compreender, raciocinar, pensar e interpretar. A inteligência é uma das principais distinções entre o ser humano e os outros animais.”

https:/www.significados.com.br/inteligencia/

Partindo deste princípio, podemos inferir que inteligência nada mais é do que a capacidade de compreender, raciocinar, pensar e interpretar, com este conceito esclarecido em nossas mentes, podemos definir o conceito de inteligência artificial.

“O conjunto de capacidades cognitivas e intelectuais expressadas por um sistema informático e combinações de algoritmos cujo propósito é a criação de máquinas que imitam a inteligência humana para realizar tarefas e que podem melhorar conforme novas informações”
https://es.wikipedia.org/wiki/Inteligencia_artificial

Logo, chegamos a conclusão de que o conceito de inteligência artificial pode ser interpretado como a tentativa humana de desenvolver uma estrutura computacional que consiga desempenhar, por meio de algoritmos, atividades com o mesmo nível cognitivo e intelectual de um ser humano.

De fato, com a utilização dos dois exemplos apresentados anteriormente, podemos ver o quão poderoso podem ser essas ferramentas.

A inteligência artificial é a tentativa de simular a inteligência humana.

O uso das IA’s como ferramenta:

Quando imaginamos o poder cognitivo-computacional de uma máquina dentro de um contexto fechado, podemos expandir este conceito para vários setores, nos limitaremos ao setor energético e como o uso de IA’s tem papel fundamental, exemplificaremos de forma prática e cotidiana.

Melhora da eficiência energética: As IA’s em geral costumam ter uma boa performance com o processamento de grandes quantidades de dados. Os setores de geração de energia, como eólica e solar, costumam lidar com muitos dados, como por exemplo: a previsão do tempo, velocidade dos ventos, o nível de irradiação solar. Que, dentro dos setores citados, são variáveis que têm informações extremamente importantes para com relação a eficiência da planta como um todo. Sendo assim, o poder computacional para o processamento de dados tende a ser muito mais eficaz, desta forma, auxiliando os administradores das plantas de geração a tomar melhores decisões e assim gerar mais energia com o menor custo.

Monitoramento em tempo real: Os setores de gerenciamento de uma planta de geração de energia não se preocupam apenas com os fatores exógenos relacionados apenas a geração de energia, mas também os fatores como: dados relativos da demanda, reduzir perdas de energia e custos, self-healing, previsões de mercado, identificar padrões e tendências, monitoração e análise da qualidade da energia. Estes são alguns exemplos de demandas que necessitam ter constantes verificações e análises que podem ser desempenhadas com muita qualidade por IA’s, por poderem fazer processamentos em tempo real de altas quantidades de dados.

Tempo de manutenção: Um exemplo clássico e que está presente em boa parte das indústrias em geral é a parte da manutenção. O termo manutenção por muitas vezes pode ser interpretado como a troca ou conserto de elementos referentes a uma máquina ou sistema ou qualquer outra estrutura que necessite de revisões periódicas, porém, a manutenção é um setor estratégico, pois de lá vem boa parte dos custos de uma planta, a qualidade dos serviços e da planta como um todo, ou seja, um setor vital para uma empresa, entretanto há entraves como qualquer outro setor, estes que podem ser geridos por uma IA, auxiliando toda a cadeia estrutural da empresa, exemplos estes são:

Uma AI pode monitorar a performance do equipamento e calcular a sua média de eficácia dentro de um período.
Revisar os ciclos de manutenção, identificar falhas, prever a vida útil dos equipamentos.
Com base na análise de demanda pode reduzir os custos com manutenções corretivas e melhor alinhar os ciclos de manutenção preventiva ou preditiva com o setor de produção garantindo a menor perda possível.
Auxílio técnico: Com a popularização dos Chatbots como ChatGPT da OpenAI, nada nos limita a cerca de um chatbot referente a conceitos técnicos e que auxiliem os técnicos, inserindo informações dos sintomas ou defeitos de uma máquina, e recebendo possíveis diagnósticos, por métodos estatísticos e probabilísticos, e assim, reduzir o tempo de máquina parada.

Cibersegurança: De fato, com tanto avanço tecnológico, não há como negar que o mercado está cada vez mais dependente da nuvem e uma abrangente estrutura de rede de internet, de forma que governos, concorrentes ou grupos criminosos sabem disso e podem utilizar como foco de ataque. Dentro de uma planta de geração, o uso da nuvem é essencial para a produtividade e um ataque cibernético à rede pode gerar consequências sérias. Como dito antes, as IAs podem analisar padrões, com isto, ela pode tomar decisões como: bloquear sistemas, redirecionar o tráfego da rede, gerenciar backups, entre outras atividades importantes. Desta forma, sendo uma IA mais uma camada de proteção.

Conclusão

Os sistemas das IA’s estão cada vez mais modernos, versáteis e confiáveis. Vários modelos já são implementados em indústrias de setores diversos, o próprio Chat GPT já é utilizado para criação de relatórios, geração códigos e informações técnicas, logo, a tendência é que estas ferramentas acrescentem mais confiabilidade aos sistemas de gerenciamento e geração de energia, como já são implementados nas usinas fotovoltaicas e eólicas. O uso das IA’s dentro da indústria como um todo, reduz custos, aumenta o rendimento, auxilia na redução de poluentes, eleva a qualidade da mão de obra dos colaboradores e gera estabilidade e competitividade no mercado.

Referências:

Ahmad, T., Zhang, D., Huang, C., Zhang, H., Dai, N., Song, Y. and Chen, H., 2021. Artificial intelligence in sustainable energy industry: Status Quo, challenges and opportunities. Journal of Cleaner Production, 289, p.125834.

https://www.engineeringmen.com/the-benefits-of-using-chat-gpt-and-artificial-intelligence-in-energy-management/

https://insights.globalspec.com/article/20459/how-are-engineers-using-chatgpt

https://www.ibm.com/topics/artificial-intelligence

Autor Nadson