A energia elétrica traduz-se numa das mais nobres formas de energia secundária e é de fácil geração, transportação, distribuição e transformação em outras formas de energia. Isto atribui-lhe um papel fun- damental na sociedade na medida em que proporciona trabalho, produtividade, desenvolvimento, con- forto, comodidade e bem-estar aos seus cidadãos. Deste modo, cada vez mais o Homem se torna depen- dente do fornecimento de energia elétrica para a evolução e sucesso das populações. Assim, é essencial planear e construir infraestruturas que permitam o transporte de eletricidade desde as estações de pro- dução até aos locais onde esta é necessária. Podem ser consideradas duas alternativas para a condução de eletricidade: através de cabos implantados no subsolo, por exemplo pelo meio de supercondutores, ou através de cabos de transmissão aéreos, colocados em torres treliçadas metálicas ou em postes fabri- cados em aço, betão ou madeira.
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Figura 1.15 – Exemplos de transmissão elétrica: supercondutores enterrados, torres e postes de transmissão [20], [21], [22].
Os postes de transmissão, cujo presente trabalho visa o seu estudo, é um tipo particular das várias estru- turas mencionadas que fazem parte da grande rede de condução de eletricidade que cobre todo o terri- tório nacional. Isto implica a existência de um grande número de postes, a trabalhar em situações muito variadas resultantes da diversidade da geometria das linhas de transmissão e do modo de carregamento que estas lhes impõem.
Deste modo, os postes encontram-se sujeitos a um espectro muito variável de ações: peso próprio do poste e cabos condutores, forças do vento, forças de desvio características dos postes de amarração em ângulo e as forças resultantes de um eventual rebentamento de cabos.
Com efeito, esta multiplicidade de parâmetros poderia originar uma extensa variedade de soluções caso cada poste fosse analisado e projetado como caso único e individual. No entanto, com a procura cons- tante da economia do fabrico e do projeto das linhas de transmissão e respetivos postes, torna-se de grande interesse sistematizar e reduzir esta grande diversidade de situações a situações/casos tipo. Neste caso, gera-se então um conjunto de postes-tipo capazes de satisfazer as necessidades de um conjunto de ocorrências relativamente amplo.
Assim, irá existir um grande número de repetições de cada tipo de poste o que suscita um interesse ainda mais profundo na pesquisa da solução menos dispendiosa. Justifica-se por isso o recurso a métodos de análise numéricos e experimentais na procura das soluções mais adequadas por forma a se obter um conjunto de postes com elevadas características de polivalência e economia.
Este último fator é atingido através de um estudo exaustivo sobre a tipologia e geometria ideal de modo a se conseguir pesos mínimos tendo sempre presentes outros aspetos, nomeadamente referentes ao fa- brico, transporte e instalação, que contribuem para a economia total e versatilidade da solução.
A escolha deste tipo de suporte para as redes de transmissão elétrica em detrimento de outras opções recai sempre sobre vários aspetos técnicos e financeiros. No entanto, apresentam-se algumas das vanta- gens que a escolha de postes de aço para a transmissão aérea de eletricidade permite obter [18]:
Podem ser colocados de forma eficiente ao longo de estradas e caminhos-de-ferro; Possuem um menor impacto visual no ambiente;
Cerca de 76% dos cidadãos prefere postes em vez das torres treliçadas; Um poste típico é constituído, em média, por apenas 15 ou menos elementos;
Podem ser montados em menos de três dias enquanto uma torre demora entre uma e duas sema- nas [23];
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Toda a estrutura pode ser montada no solo e depois levantada para a posição final; Permite a instalação de várias estruturas por dia;
Flexibilidade na configuração e utilização estrutural;
Ações do vento menores devido a uma menor área de exposição;
Em caso de rebentamento de um cabo, a flexibilidade da estrutura permite reduzir as tensões do cabo remanescente no vão intacto e permite induzir um menor momento flector na base; Em casos onde as torres treliçadas colapsaram devido a tempestades e tornados, os postes man-
tiveram-se intactos.
As suas fundações ocupam menos área;
Podem ser instalados em locais com uma área útil muito reduzida;
A título de exemplo deste último ponto, Sakiyama [24] compara a área necessária para a implantação de uma torre para telecomunicações de 60 metros de altura: enquanto um poste requer uma base de dimensão de apenas 2 ou 3 metros de lado, uma torre autoportante treliçada necessita de 225m2 (15m x 15m) e uma estaiada 5000m2 (80 metros de diâmetro).
Por outro lado apresentam algumas desvantagens como por exemplo:
Maior custo de manutenção por não se ter acesso ao interior das secções [23]; A humidade no interior do poste pode originar problemas de corrosão interna [25];
As torres treliçadas possuem um alto valor da componente aerodinâmica do amortecimento de- vido à grande distribuição da sua massa. Componente que geralmente é maior que a componente do amortecimento estrutural [26];
O custo estrutural costuma ser um pouco mais elevado que as torres treliçadas equivalentes [18]; Tendência para vibrações de ressonância quando submetidas à ação do vento, uma vez que a
frequência própria da estrutura é relativamente próxima da frequência da ação [27] As torres treliçadas têm muito pouco impacto visual a grandes distâncias.