PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS – MOSSORÓ CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

LIDIANNE DE FÁTIMA NASCIMENTO DE MORAIS

ESTUDO DA APLICAÇÃO DE DRONES PARA INSPEÇÃO DE LINHAS DE TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

MOSSORÓ -RN 2020

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Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semiárido - UFERSA, Campus Mossoró para obtenção de título de Bacharela em Engenharia Elétrica

Orientador: Prof. Bel Matheus Emanuel Tavares Sousa

Coorientador: Prof. Me. Herick Talles Queiroz Lemos

MOSSORÓ -RN 2020

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responsabilidade do (a) autor (a), sendo o mesmo, passível de sanções administrativas ou penais, caso sejam infringidas as leis que regulamentam a Propriedade Intelectual, respectivamente, Patentes: Lei n° 9.279/1996 e Direitos Autorais: Lei n°

9.610/1998. O conteúdo desta obra tomar-se-á de domínio público após a data de defesa e homologação da sua respectiva ata. A mesma poderá servir de base literária para novas pesquisas, desde que a obra e seu (a) respectivo (a) autor (a) sejam devidamente citados e mencionados os seus créditos bibliográficos.

O serviço de Geração Automática de Ficha Catalográfica para Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC´s) foi desenvolvido pelo Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da Universidade de São Paulo (USP) e gentilmente cedido para o Sistema de Bibliotecas da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (SISBI-UFERSA), sendo customizado pela Superintendência de Tecnologia da Informação e Comunicação (SUTIC) sob orientação dos bibliotecários da instituição para ser adaptado às necessidades dos alunos dos Cursos de Graduação e Programas de Pós-Graduação da Universidade.

M828e Morais , Lidianne de Fátima Nascimento de.

Estudo da aplicação de drones para inspeção de linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica / Lidianne de Fátima Nascimento de Morais . - 2020.

67 f. : il.

Orientador: Matheus Emanuel Tavares Sousa . Coorientador: Herick Talles Queiroz Lemos . Monografia (graduação) - Universidade Federal Rural do Semi-árido, Curso de Engenharia Elétrica, 2020.

1. Linhas de transmissão . 2. Linhas de

distribuição . 3. Inspeção por drones . I. Sousa , Matheus Emanuel Tavares, orient. II. Lemos , Herick Talles Queiroz , co-orient. III. Título.

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Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semiárido – UFERSA, Campus Mossoró para obtenção de título de Bacharela em Engenharia Elétrica.

APROVADO EM: _____ / _____ / 2 ______.

BANCA EXAMINADORA

_________________________________________

Prof. Bel Matheus Emanuel Tavares Sousa - UFERSA Presidente

_________________________________________

Prof. Me. Herick Talles Queiroz Lemos - UFERSA Primeiro Membro

_________________________________________

Prof. Me. Samanta Mesquita de Holanda - UFERSA Segundo Membro

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Em memória do meu amigo Ranielton Gonçalves da Silva.

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AGRADECIMENTOS

Aos meus pais Leão Dehon Costa de Morais e Maria das Graças Nunes Nascimento de Morais, pelo amor incondicional e por sempre estarem me apoiando e fazendo o possível para que eu alcance minhas conquistas. Amo vocês!

A meu irmão Leonardo Magnus Nascimento de Morais, por todo o carinho e que de uma forma especial me deu força e coragem para conseguir passar pelos obstáculos da vida. Te amo!

A Moisés Eduardo Dantas Ginani, por sempre estar ao meu lado e me incentivando de todas as maneiras possíveis.

A toda a minha família e meus amigos que de uma forma direta ou indiretamente contribuíram em todas as minhas jornadas.

Ao meu orientador, Matheus Emanuel Tavares Sousa, pela orientação, apoio, dedicação, confiança e a amizade construída em pouco tempo. Sem você não seria possível a realização deste projeto.

Enfim, a todas as pessoas que fizeram ou fazem parte da minha vida, o meu muito obrigada.

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“Duvidar de tudo ou crer em tudo. São duas soluções igualmente cômodas, que nos dispensam ambas de refletir.”

(Henri Poincaré)

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RESUMO

A inspeção de linhas de transmissão e distribuição é de fundamental importância para permitir a continuidade do fornecimento de energia elétrica na rede. A degradação das linhas acarreta em uma perda financeira enorme dos setores industriais, de construção civil, do comércio e agropecuário. Em virtude disso a presente pesquisa tem como objetivo apresentar uma revisão teórica acerca da aplicação de Veículos Aéreo Não Tripulado (VANT), conhecidos como drones, para inspeção de linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica. Foi constatado que o método oferece maior segurança para os inspetores, já que nessa situação não haveria a necessidade de equipamentos para elevar o trabalhador até a altura da linha/estrutura, que consequentemente traria maior segurança para os inspetores, maior produtividade e excelência na avaliação das linhas, uma vez que proporciona informações técnicas suficientes para análise das linhas, da estrutura da torre e dos isoladores, podendo ser identificado os pontos de deterioração e necessidade de manutenção. Em contrapartida a inspeção deve ser executada no menor tempo possível, já que sua bateria descarrega rapidamente. Deste modo, através da análise de referênciaspercebeu-se que a utilização de drones para inspeção de linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica tem uso viável.

Palavras-chave: Linhas de transmissão. Linhas de distribuição. Inspeção por drones.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Estrutura básica de um sistema interligado... 16

Figura 2 - Sistema de energia elétrica. ... 18

Figura 3 - Partes estruturais das linhas de transmissão. ... 19

Figura 4 - Cabos de alumínio com alma de aço A) Cabos de alumínio com alma de aço liso B) Cabo de cobre e alumínio-aço C) ... 20

Figura 5 - Isolador de pino A), Isolador de pilar B) Isolador de disco tipo concha-bola C) Isolador tipo garfo-olhal D). ... 21

Figura 6 - Exemplo de estrutura autoportante A) Exemplo de estrutura estaiada B). ... 22

Figura 7 - Estrutura de suspensão A), Estrutura de amarração B), Estrutura de ângulo C) e Estrutura de transposição D). ... 23

Figura 8 - Cabos do tipo Copperweld e Alumnoweld. ... 24

Figura 9 - Cabos condutores das linhas de distribuição. ... 25

Figura 10 - Esquema de diferentes tipos de apoio. ... 26

Figura 11 - Exemplos de isoladores na rede de distribuição. ... 27

Figura 12 - Exemplo de aplicação do cabo para raio. ... 27

Figura 13 - Paisagem de uma linha de distribuição. ... 28

Figura 14 - Setores da internet das coisas (IoT). ... 34

Figura 15 - A) Fiscalização do abastecimento de combustível no porto de Santos. B) Inspeção de linha de distribuição feita pela COSERN. C) Imagem de telhado capturada através de ... 35

Figura 16 - Drone do tipo asa fixa Vant Gomap. ... 36

Figura 17- Drone do tipo Multirotores Spectral. ... 37

Figura 18 - Classificação dos multirotores de acordo com o número de hélices ... 37

Figura 19- Classificação, o peso e classe segundo a ANAC. ... 40

Figura 20- Classificação de acordo com a operação e campo visual. ... 41

Figura 21 - Triângulo do fogo. ... 44

Figura 22 - Torre da linha de transmissão inspecionada. ... 47

Figura 23 - Estrutura que apresentam oxidação em suas partes. ... 49

Figura 24 - Fluxograma descrevendo todos os processos do estudo. ... 51

Figura 25 - Análise quantitativa do uso de Drones nas transmissoras pertencentes ao grupo ABRATE ... 52

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Figura 26 - Análise quantitativa do uso de Drones nas distribuidoras pertencentes ao grupo ABRADEE. ... 53 Figura 27 - Análise quantitativa do uso de Drones nas transmissoras pertencentes ao grupo Eletrobras. ... 54 Figura 28 - Análise quantitativa do uso de Drones nas distribuidoras pertencentes ao grupo Energisa. ... 55 Figura 29 - Análise quantitativa do uso de Drones na distribuição pertencentes ao grupo Neoenergia. ... 55 Figura 30 - Análise quantitativa do uso de Drones na distribuição pertencentes ao grupo ENEL.

... 56 Figura 31 - Mapa de localização das empresas que já utilizaram drones para inspeção de linhas de transmissão. ... 58 Figura 32 - Mapa de localização das empresas que já utilizaram drones para inspeção de linhas de distribuição. ... 59

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Níveis de tensão das linhas de transmissão e sub transmissão. ... 29

Tabela 2 - Níveis de tensão das linhas de distribuição. ... 30

Tabela 3 - Concessionárias distribuidoras do Brasil. ... 30

Tabela 4 - Vantagens, desvantagens e aplicações dos tipos de drones... 37

Tabela 5 - Classificação das aeronaves remotamente pilotadas (RPA)... 39

Tabela 6 - Zonas de acordo com a classificação. ... 44

Tabela 7 - Equipamentos, descrição das atividades e periodicidade da manutenção. ... 45

Tabela 8 - Resumo da análise qualitativa do uso de drones para inspeção de linhas de transmissão e distribuição. ... 57

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ... 14

1.2 OBJETIVOS ... 15

1.2.1 OBJETIVO GERAL ... 15

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 15

2. REFERENCIAL TEÓRICO ... 16

2.1 ESTRUTURA BÁSICA DO SISTEMA ELÉTRICO ... 16

2.1.1 Classificações das Linhas ... 16

2.1.1.1 Características físicas das Linhas aéreas de transmissão ... 18

2.1.1.2 Características físicas das Linhas de distribuição ... 24

2.2 DRONES NA ENGENHARIA ELÉTRICA ... 28

2.2.1 Motivações ... 28

2.2.2 Concessionárias do Brasil ... 29

2.2.2.1 Transmissoras ... 29

2.2.2.2 Distribuidoras ... 30

2.3 INTERNET DAS COISAS (Internet of Things) IoT ... 33

2.4 DRONES E APLICAÇÕES EM ENGENHARIA ... 34

2.5. CLASSIFICAÇÃO DE DRONES (ESTRUTURA FÍSICA) ... 35

2.5.1. Asa Fixa ... 35

2.5.2 Multirotores ... 36

2.6 REGULAÇÃO AGÊNCIA NACIONAL DE AVIAÇÃO CIVIL (ANAC)... 38

2.6.1 Classificação dos drones (PESO) ... 39

2.6.1.1 Classes ... 39

2.6.2 Operação e Alcance Visual ... 40

2.6.3 Calibração e Localização ... 41

2.6.4 Parâmetros de pilotagem de Aeronaves Remotamente Pilotadas (RPA) .... 41

(13)

2.6.4.1 Idade ... 41

2.6.4.2 Seguro ... 42

2.6.4.3 Locais de pouso e decolagem ... 42

2.6.4.4 Certificado médico ... 42

2.7 CONDIÇÕES PARA PILOTAGEM DE DRONES – DEPARTAMENTO DE CONTROLE DO ESPAÇO AÉREO (DECEA) ... 42

2.8 SEGURANÇA NA INSPEÇÃO COM DRONES ... 43

2.8.1 Atmosfera explosiva ... 43

2.8.2 Espaços confinados ... 44

2.9 TIPOS DE MANUTENÇÃO ... 45

2.10 INSPEÇÃO CONVENCIONAL E INSPEÇÃO COM USO DE DRONES ... 46

2.10.1 Inspeção convencional ... 46

2.10.2 Inspeção com Drones ... 47

3. METODOLOGIA ... 51

4. RESULTADO E DISCUSSÕES ... 51

4.1 ANÁLISE QUANTITATIVA ... 52

4.1.1 Geral ... 52

4.1.2 Específico ... 53

4.2 ANÁLISE QUALITATIVA ... 56

4.3 ANÁLISE POR REGIÃO ... 57

5. CONCLUSÃO ... 60

REFERÊNCIAS ... 61

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14 1. INTRODUÇÃO

A energia elétrica é uma das formas de energia mais utilizada pela humanidade atualmente, tendo em vista que ela é necessária para o funcionamento máquinas nas indústrias, equipamentos hospitalares, entre outros. Com isso o consumo de energia elétrica vem demostrando um aumento significativo, inclusive no Brasil. Este aumento está ligado diretamente ao crescimento de diversos setores, como por exemplo: o comercial, residencial, agrícola, industrial, entre outros. De acordo com dados apresentados pelo Balanço Energético Nacional (BEN, 2019), pode-se observar em números o aumento do consumo de energia no Brasil, quando se comparado o ano de 2017, ao qual apresentou 528,1 TWh em relação ao ano de 2018 onde foi apresentado um valor de 535,4 TWh.

No Brasil, a energia elétrica pode ser gerada de várias formas, porém a mais utilizada é através das usinas hidroelétricas. Após ser gerada, a energia elétrica é transportada para o consumidor através das linhas de transmissão e distribuição. Detalhadamente o caminho do transporte é realizado a partir da geração, em seguida das linhas de transmissão, de sub transmissão, de distribuição primária ou secundária. Na etapa de geração, é necessário que as fontes de geração de energia estejam conectadas ao Sistema Interligado Nacional (SIN), ou seja, quando uma usina geradora é criada, é necessária a extensão da linha (ANEEL, 2020).

O EPE, 2017 estima o crescimento da extensão de linha de transmissão no Brasil no total de 196.816 km para o ano de 2027 sendo 141.576 km existentes em 2017, esses dados torna a inspeção das linhas de transmissão e distribuição uma tarefa ainda mais importante, pois através dessa inspeção que garante um melhor funcionamento dos materiais que compõe a linha de transmissão e distribuição, diminuindo o efeito dos fenômenos catalizadores do envelhecimento da linha, por exemplo: temperatura, umidade, velocidade do vento, radiação solar, intensidade das chuvas, neve, sujeira e poluição química, garantindo assim o fornecimento contínuo de energia elétrica. Segundo Fuchs, 2015, o desempenho elétrico de uma linha aérea de transmissão depende quase exclusivamente de sua geometria, ou seja, de suas características físicas.

Existem diferentes formas de realizar a inspeção em linhas de transmissão e distribuição, sendo elas por meios convencionais e não convencionais, ou seja, com e sem uso de Veículo Aero Não Tripulado (VANT), popularmente chamado de Drone.

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15 1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GERAL

O trabalho tem objetivo principal apresentar uma revisão teórica acerca da aplicação de drones para inspeção de linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Realizar levantamento bibliográfico do material em estudo;

• Compreender como é realizada a inspeção de linha de transmissão e distribuição aérea de energia elétrica com e sem uso de drones;

• Verificar a eficiência e eficácia do uso dos drones na inspeção de linha de transmissão e distribuição de energia elétrica;

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16 2. REFERENCIAL TEÓRICO

O presente tópico irá expor os principais pontos para serem vistos afim de compreender todo o contexto do trabalho.

2.1 ESTRUTURA BÁSICA DO SISTEMA ELÉTRICO

Como será mostrado na Figura 1, o sistema de energia elétrica possui uma estrutura baseada em uma organização vertical e horizontal. Sendo a organização vertical formada das seguintes partes: rede de distribuição; rede de sub transmissão; rede de transmissão; rinhas de interligação; geração ou produção.

A organização horizontal é formada de cada camada ou nível, que são isolados eletricamente como também geograficamente dos subsistemas perto de mesmo nível, sendo assim interligados através de um sistema com nível maior (FUCHS, 2015).

Fonte: Adaptado de FUCHS (2015)

2.1.1 Classificações das Linhas

Figura 1 - Estrutura básica de um sistema interligado.

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17 Segundo (FUCHS, 2015) as linhas podem ser classificadas de acordo com o nível de tensão, podendo ser:

• Linhas de transmissão: São aquelas que operam com as tensões mais elevadas do sistema de 230 kV a 1050 kV, realizando a interligação entre os centros de produção e centros de consumo ou entre os centros de produção e mesmo sistemas independentes.

• Linhas de sub transmissão: São aquelas que operam com tensões abaixo das tensões dos sistemas de transmissão, variando muito de 69 kV a 138 kV, podendo assim operar com tensões iguais a elas. Sua função é realizar a distribuição a granel da energia transportada das linhas. Começam nas subestações regionais e terminam nas subestações abaixadoras locais.

• Linhas de distribuição primária (Média tensão): São aquelas que operam com tensões suficientemente baixas de 23 kV a 34,5 kV, pois elas ocupam vias públicas e suficientemente elevadas para garantir boas regulações.

• Linhas de distribuição secundária (Baixa tensão): São aquelas que operam com as tensões mais baixas do sistema de 13,8 kV, seu comprimento não ultrapassa de 300 metros. Sua tensão é apropriada de acordo com as máquinas, aparelhos ou lâmpadas. A Figura 2 ilustra o sistema de energia elétrica:

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18 Figura 2 - Sistema de energia elétrica.

Fonte: Coorsel (2016) apud Toledo (2017).

2.1.1.1 Características físicas das Linhas aéreas de transmissão

A geometria é a explicação quase exclusiva do desempenho da linha de transmissão, sendo ela composta por cabos condutores, isoladores e ferragens, estrutura das linhas de transmissão e cabos para-raios também chamados de “cabos de guarda” (FUCHS,2015).

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19

Fonte: MELO (2016).

• Cabos condutores: Ele é o fator primordial que determina o bom desempenho da linha.

Esses condutores devem possuir características como alta condutividade elétrica, baixo custo, boa resistência mecânica, baixo peso específico e alta resistência a oxidação e a corrosão por agentes químicos poluentes (FUCHS,2015). Os cabos podem ser de alumínio com alma de aço mostrado na Figura 4 A), Cabos ALPAC que são de alumínio com alma de aço liso mostrado na Figura 4 B), Cabos CAA expandidos de cobre e alumínio-aço mostrado na Figura 4 C) (MOURA, et al. 2019).

Figura 3 - Partes estruturais das linhas de transmissão.

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20 Figura 4 - Cabos de alumínio com alma de aço A) Cabos de alumínio com alma de aço liso B)

Cabo de cobre e alumínio-aço C)

Fonte: MOURA et al. (2019)

• Isoladores e Ferragens: Os cabos condutores são suportados na estrutura por meio dos isoladores cuja função de mantê-los isolados eletricamente. Os isoladores são submetidos a esforços mecânicos, atmosféricos e elétricos, tendo assim que suportar todos eles (FUCHS, 2015). Podem ser dos tipos Pino, mostrado na Figura 5 A) “São fixados a estrutura por meio de pinos de aço”. Tipo Pilar, mostrado na Figura 5 B) “Eles possuem um pequeno diâmetro em comparação ao seu comprimento, possuindo em sua parte inferior um corpo de ferro maleável”. Tipo de disco podem ser Concha-bola visto Figura 5 C) “Possui maior liberdade de movimento” e o Garfo-olhal visto Figura 5 D) “Permite apenas o movimento lateral”.

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21 Figura 5 - Isolador de pino A), Isolador de pilar B) Isolador de disco tipo concha-bola C)

Isolador tipo garfo-olhal D).

Fonte: MOURA et al. (2019).

• Estrutura das linhas de transmissão: A estrutura da linha de transmissão é formada por elementos de sustentação dos cabos condutores e cabos para-raios ou “cabos de guarda”.

Suas dimensões dependem de vários critérios sendo eles: disposição dos condutores, distância entre condutores, dimensões e formas de isolamento, flechas dos condutores, altura de segurança, função mecânica, forma de resistir, materiais estruturais e número de circuitos (FUCHS,2015). As estruturas das linhas de transmissão podem ser de concreto, metálicas com perfil de aço galvanizado ou postes de aço. Elas são classificadas em Autoportante “Aquelas que são sustentadas pela própria estrutura” e Estaiadas “Aquelas que são sustentadas por cabos tensionados no solo” como mostradas na Figura 6 (MOURA, et al. 2019).

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22

As estruturas também podem ser classificadas de acordo com a função na linha de transmissão, podendo ser Estrutura de suspensão mostrada na Figura 7 A) “Tem a função de apoiar os cabos condutores e para raios, afim de mantê-los afastados do solo e entre si, nesse tipo de estrutura os condutores não são seccionados mecanicamente, mas grampeados através dos grampos de suspensão” ou pela Estrutura amarração ou ancoragem mostrada na Figura 7 B) “Se faz necessário o seccionamento mecânico das linhas de transmissão e servindo para ponto de reforço e caso necessário a abertura eventual” ou também Estrutura de ângulo mostrada na Figura 7 C) “Caso seja necessária é utilizada uma derivação em um ponto da linha, e por fim Estrutura de transposição mostrada na Figura 7 D) na qual “É destinada a facilitar as transposições das linhas”(MOURA, et al. 2019).

Figura 6 - Exemplo de estrutura autoportante A) Exemplo de estrutura estaiada B).

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23 Figura 7 - Estrutura de suspensão A), Estrutura de amarração B), Estrutura de ângulo C) e

Estrutura de transposição D).

• Cabos para-raios ou “cabos de guarda”: Os cabos para raios são colocados na parte superior as estruturas e é destinado a interceptar descargas de origem atmosférica e descarrega-las para o solo. Essa ação evita que cause danos e interrupção do sistema elétrico (FUCHS,2015). Podem ser Cabos galvanizados do tipo SM, HS ou HSS. Cabo copperweld e cabo alumoweld mostrado na Figura 8 ou Cabos CAA de alta resistência mecânica (MOURA, et al. 2019).

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24 Figura 8 - Cabos do tipo Copperweld e Alumnoweld.

2.1.1.2 Características físicas das Linhas de distribuição

Os principais componentes físicos das redes de distribuição de energia elétrica de média e baixa tensão (também chamadas de rede primária e secundária respectivamente) são os condutores, apoios, isoladores e cabos para-raios ou “cabos guardas” no qual serão explicados a seguir e visto na Figura 16:

• Condutores: Tem a função de conduzir a energia elétrica até seu destino final, podendo ser um fio ou um conjunto de fios, de material cobre, alumínio ou aço alumínio. Podem ser classificados em (FERREIRA, 2018) e mostrado na Figura 9:

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Fonte: Dionísio (2019).

Condutor isolado A): Condutor coberto por uma ou várias camadas de material isolante.

Condutor nu B): Condutor sem isolamento exterior.

Condutor unifilar C): Condutor formado por um único fio.

Condutor multifilar D): Condutor formado por vários fios não isolados entre eles.

• Apoios (Postes): Podendo ser de material metálico, de betão armado, ou em casos de baixa tensão ser de madeira, os postes tem a função de suportar os condutores. A altura dos postes é um fator importante a ser levado em consideração, pois variam de acordo com a topologia do terreno e dos obstáculos que a linha tenha que atravessar. A Figura 10 ilustra alguns desses tipos que serão explicados a seguir (FERREIRA, 2018):

Figura 9 - Cabos condutores das linhas de distribuição.

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Fonte: FERREIRA (2018).

Apoio em derivação (A): Apoio onde se encontra uma ou várias derivações da linha.

Apoio em alinhamento (B): Apoio onde se encontra dois vãos adjacentes onde prolonga um ao outro.

Apoio de ângulo (C): Apoio onde se encontra um ângulo de linha formado por dois alinhamentos diferentes.

Apoio de fim de linha (D): Apoio onde é capaz de suportar o esforço em um lado do poste.

• Isoladores: Os isoladores são definidos por equipamentos cuja função é impedir a passagem de corrente que passa no condutor para a estrutura do poste. Nas linhas de média tensão são colocados de 3 a 2 isoladores e em baixa tensão são colocados 1 isolador chamado campânula (FERREIRA (2018) mostrada na Figura 11.

Figura 10 - Esquema de diferentes tipos de apoio.

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27 Figura 11 - Exemplos de isoladores na rede de distribuição.

• Cabos para raios ou “cabos guarda”: Assim como no sistema de transmissão, o sistema de distribuição também possui o cabo para raios no qual se comporta da mesma maneira.

Protege a linha blindando os condutores de descargas atmosféricas, mostrada na Figura 12.

Figura 12 - Exemplo de aplicação do cabo para raio.

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28 A Figura 13 mostra uma paisagem com todos os componentes da linha de distribuição.

Figura 13 - Paisagem de uma linha de distribuição.

Além desses componentes físicos da linha de distribuição, é necessário protege-las com equipamentos para garantir alta confiabilidade e segurança. Essa proteção deve possuir sensibilidade, seletividade, velocidade e confiabilidade. Para isso, é necessário o uso de disjuntores, relés (sobrecorrente temporizado, sobrecorrente instantâneo), religadores, seccionadores e chaves fusíveis. Na medida que eles são implantados na rede, sua proteção deve ser coordenada uma com outra.

2.2 DRONES NA ENGENHARIA ELÉTRICA

2.2.1 Motivações

Existem diversos motivos pelos quais o uso do drone na inspeção de linhas de transmissão e distribuição se comporta de modo eficaz. As motivações de cunho pessoal podem ser entendidas como aquelas que estão ligadas diretamente ao trabalhador executor do serviço.

Dentro delas estão presentes a aptidão física, alinhamento das atividades com a norma e uso de equipamentos extras.

• Aptidão física: O trabalhador que irá executar o serviço de inspeção da linha de transmissão e distribuição precisa necessariamente de aptidão física, caso ocorra algum erro na execução do serviço o trabalhador pode chegar a falecer.

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• Alinhamento das atividades com a norma: O trabalhador executor do serviço de inspeção da linha de transmissão e distribuição precisa necessariamente seguir cada etapa descrita pela norma.

• Uso de equipamentos extras: Sem o uso do drone, o trabalhador precisa necessariamente de equipamentos extras como guindastes, andaimes, escadas, cordas, e etc. Afim de realizar um serviço, que sem o uso desses equipamentos seria executado de maneira mais eficiente.

2.2.2 Concessionárias do Brasil

As concessionárias de energia que estão atuando no Brasil podem ser classificadas de acordo com sua função no sistema elétrico brasileiro, sendo Transmissoras ou Distribuidoras.

2.2.2.1 Transmissoras

As concessionárias transmissoras são responsáveis pelo transporte da energia elétrica entre subestações. E as de sub transmissoras são responsáveis pelo transporte da energia elétrica das subestações de transmissão para subestações de ramificação. De acordo com o Decreto nº 73.080 os níveis de tensão permitidos em corrente alternada são mostrados na Tabela 1.

Tabela 1 - Níveis de tensão das linhas de transmissão e sub transmissão.

Tensão (kV) 750 500 230 138 69 34,5 13,8

Fonte: Decreto nº 73.080 (1973).

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30 De acordo com a ABRATE (Associação brasileira das empresas de transmissão de energia elétrica) as concessionárias transmissoras do grupo são: Argo, Cemig (Companhia energética de Minas Gerais), Eletrobras (Eletrosul e Eletronorte) (Centrais Elétricas Brasileiras), Furnas, CEEE (Companhia Estadual de Geração e Transmissão de energia elétrica), Chesf (Companhia Hidro Elétrica de São Francisco), Engie, Isa (Companhia de Transmissão de Energia Elétrica Paulista), Celeo redes , Copel (Companhia Paranaense de Energia), Evotz , Itaipu, Celg, F3C e Neoenergia.

2.2.2.2 Distribuidoras

As concessionárias distribuidoras são responsáveis pelo recebimento a energia elétrica das linhas de sub transmissão e transporta para a de distribuição. De acordo com o Decreto n°

73.080 os níveis de tensão permitidos em distribuição primária e secundárias de corrente alternada em redes públicas são mostradas na Tabela 2:

Tabela 2 - Níveis de tensão das linhas de distribuição.

Distribuição Tensão

Primária 34,5 kV

13,8 kV Secundária (3ϕ a 4 fios) 380-220 V

220-127 V Secundária (1ϕ a 3 fios) 230-115 V

Fonte: Decreto nº 73.080 (1973).

De acordo com ABRADEE (Associação brasileira de distribuidores de energia elétrica) as concessionárias distribuidoras do Brasil no total de 59 são mostradas na Tabela 3.

Tabela 3 - Concessionárias distribuidoras do Brasil.

Sigla Significado

ALIANÇA Cooperativa Aliança

CELPA Centrais Elétricas do Pará S/A

CELPE Companhia Energética de Pernambuco

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CEMAR Companhia Energética do Maranhão

CHESP Companhia Hidroelétrica São Patrício

COCEL Companhia Campolarguense de Energia

COELBA Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia COSERN Companhia Energética do Rio Grande do Norte CPFL PAULISTA Companhia Paulista de Força e Luz

CPFL

PIRATININGA Companhia Piratininga de Força e Luz CPFL SANTA

CRUZ Companhia Luz e Força Santa Cruz

EDP ES EDP ESPÍRITO SANTO – DISTRIBUIÇÃO DE

ENERGIA ELÉTRICA S.A.

EDP SP EDP SÃO PAULO – DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA

ELÉTRICA S.A.

ELEKTRO Elektro Eletricidade e Serviços S/A ELETROPAULO Metropolitana Eletricidade de São Paulo S.A.

ENEL CE Enel Distribuição Ceará

ENEL-GO Enel Distribuicão Goiás

ENEL RJ Enel Distribuição Rio

ENERGISA BO Energisa Borborema – Distribuidora de Energia S/A ENERGISA MG Energisa Minas Gerais – Distribuidora de Energia S/A ENERGISA MS Energisa Mato Grosso do Sul – Distribuidora de Energia

S/A

ENERGISA MT Energisa Mato Grosso – Distribuidora de Energia S/A ENERGISA NF Energisa Nova Friburgo – Distribuidora de Energia S/A ENERGISA PB Energisa Paraíba – Distribuidora de Energia S/A ENERGISA SE Energisa Sergipe – Distribuidora de Energia S/A ENERGISA SS Energisa Sul-Sudeste – Distribuidora de Energia S/A ENERGISA TO Energisa Tocantins – Distribuidora de Energia S/A

FORCEL Força e Luz Coronel Vivida Ltda.

IGUAÇU

ENERGIA Iguaçu Distribuidora de Energia Elétrica Ltda.

JARI Jari Energética S/A. – JESA

(32)

32

JOÃO CESA Empresa Força e Luz João Cesa Ltda LIGHT Light Serviços de Eletricidade S/A MUXFELDT Muxfeldt, Marin & Cia Ltda.

NOVA PALMA Usina Hidroelétrica Nova Palma (UENPAL) PANAMBI Hidroelétrica Panambi S.A (HIDROPAN)

RGE Rio Grande Energia S/A

RGE SUL RGE SUL

SANTA MARIA Empresa Luz e Força Santa Maria S/A SULGIPE Companhia Sul Sergipana de Eletricidade URUSSANGA Empresa Força e Luz de Urussanga Ltda. (EFLUL)

DEMEI Departamento Municipal de Energia de Ijuí

DMED DME Distribuição S/A

ELETROCAR Centrais Elétricas de Carazinho S/A

CEA Companhia de Eletricidade do Amapá

CEB-D CEB Distribuição S/A

CEEE-D Companhia Estadual de Distribuição de Energia Elétrica CELESC-D Centrais Elétricas de Santa Catarina S/A

CEMIG-D CEMIG Distribuição S/A

CERR Companhia Energética de Roraima

COPEL-DIS Copel Distribuição S/A

ELETROBRAS AC Eletrobras Distribuição Acre ELETROBRAS AL Eletrobras Distribuição Alagoas

ELETROBRAS AM Eletrobras Amazonas Energia

ELETROBRAS PI Eletrobras Distribuição Piauí ELETROBRAS RO Eletrobras Distribuição Rondônia ELETROBRAS RR Eletrobras Distribuição Roraima

Fonte: ABRADEE (2019).

Foram expostas todas as concessionárias pertencentes ao grupo ABRADEE.

(33)

33 2.3 INTERNET DAS COISAS (Internet of Things) IoT

A Internet das Coisas é definida como uma rede global que auxilia e provê a funcionalidade de integrar o mundo físico. Isso se dá devido a análise, processamento e coleta dos sensores que estarão conectados em todas as coisas e se comunicaram por meio da rede pública.

Segundo Pansera (2018), esse termo se refere a uma inovação tecnológica onde áreas como:

• Automobilística: Incluindo-se nesse universo os automóveis com direção autônoma.

• Medicina e saúde: Na coleta e organização dos dados vindos dos dispositivos médicos conectados em roupas e monitores de saúde. Ao realizar a coleta, pode ser feito o diagnóstico do paciente com mais precisão em um período de tempo reduzido.

• Gestão de cidades inteligentes: No controle do tráfego e informações sobre o meio ambiente e orientações aos cidadãos por meio dos smartphones.

• Casas inteligentes: Termostatos, lâmpadas acendidas pelo wi-fi e módulos de aquecimento de água podendo ajudar nas contas de energia e água. Coisas como, fogões, geladeiras, portas de garagem, podem ser controlados em aplicações do IoT.

• Aviões grandes e pequenos: Inclui os drones, recebendo informações precisas sobre a rota que deve ser percorrida em sua aplicação.

A Figura 14 ilustra todos esses setores que a internet das coisas (IoT) poderá atuar:

(34)

34 Figura 14 - Setores da internet das coisas (IoT).

Fonte: FARHAN et al. 2017, apud Texeira (2018).

2.4 DRONES E APLICAÇÕES EM ENGENHARIA

Segundo Pereira (2019), os drones foram criados a partir das necessidades militares com o intuito de vigiarem seus inimigos (pela visão aérea), no apoio em ataques de espionagem ou ainda para envio de mensagem. Criados pelo engenheiro israelita Abe Karem, os drones necessitavam de 30 pessoas para serem controlados. Naquela época, o engenheiro já tinha em mente a necessidade veículos aéreos não tripulados tivessem segurança, confiabilidade desempenho de aviões tripulados.

Atualmente, os drones são utilizados em diversos setores na indústria, tais como:

• Setor químico e petroquímico: Detecta a presença de vazamentos como mostra a Figura 15 A).

• Setor elétrico: Inspeção das linhas de transmissão e distribuição de energia para detectar a presença de cabos e equipamentos defeituosos como mostra a Figura 15 B).

• Todos os setores: Detecta se os telhados ou coberturas existem telhas soltas ou danificadas, como mostra a Figura 15 C).

• Agricultura: Sobrevoa o campo para irrigação, controle de pragas ou monitoramento de uma plantação, como mostra a Figura 15 D).

(35)

35 Figura 15 - A) Fiscalização do abastecimento de combustível no porto de Santos. B) Inspeção

de linha de distribuição feita pela COSERN. C) Imagem de telhado capturada através de drone. D) Produtores rurais monitoram rebanho e enxergam falhas no plantio com uso de

drone.

Fonte: Adaptado de NETO, et al.

Em todas as situações foram adquiridas imagens para diferentes funcionalidades.

2.5. CLASSIFICAÇÃO DE DRONES (ESTRUTURA FÍSICA)

No mercado atual existem diversos modelos de drones com diferentes formas e tamanhos. Os modelos menores são geralmente usados na captura de vídeos e imagens, sua grande maioria são asa fixa ou de multirotores. Os modelos maiores são usados para fins militares em operação de reconhecimento, obter informações e vigilância, a maioria deles são de multirotores.

2.5.1. Asa Fixa

O termo “Asa fixa” é defino assim na indústria da aviação porque os drones usam asas fixas e estática combinada com a velocidade de avanço para gerar elevação. Podendo ser rotações como Roll (Rotação em torno do eixo longitudinal) e Pith (Rotação em torno do eixo

(36)

36 transversal), ou seja, o mesmo princípio de funcionamento de aviões convencionais. São mais econômicos em termos de gastar menos energia para obter sua sustentação. A Figura 16, será mostrado um drone do tipo asa fixa Vant Gomap da empresa Geotec.

Fonte: Geotec (2020).

Esse drone tem autonomia de 90 minutos, velocidade máxima de 25 m/s, com o teto de operação em até 3.000m, peso de 0,3 kg e seu principal foco é em mapeamento de alta precisão em áreas de grandes dimensões, permitindo o uso em agricultura, meio ambiente, mineração, infraestrutura e mapeamento urbano.

2.5.2 Multirotores

O termo “multirotores” se dá devido a presença de um ou vários rotores (hélices) na sua estrutura. Podendo ser entendido na aviação pelo termo rotorcraft, pois eles usam asas rotativas para gerar elevação assim como o princípio de funcionamento de um helicóptero. Eles são capazes de baixar a velocidade e permanecer parados no ar e possuem decolagem vertical como pode ser visto na Figura 17.

Figura 16 - Drone do tipo asa fixa Vant Gomap.

(37)

37

Fonte: Geotec (2020).

Esse drone tem autonomia de 60 minutos, velocidade máxima de 12 m/s, com a resistência ao vento de 45km/h, peso de 2,6kg e seu principal foco é captura de fotos e vídeos em geral. Os multirotores são classificados de acordo com a quantidade de hélices pertencentes a ele, pode ser entendido melhor através da Figura 18 a seguir:

Figura 18 - Classificação dos multirotores de acordo com o número de hélices

Fonte: Filmora (2020).

Resumidamente, as vantagens, desvantagens e aplicações dos drones de Asa fixa ou Multirotores vistas a partir da Tabela 4.

Tabela 4 - Vantagens, desvantagens e aplicações dos tipos de drones.

Tipo Vantagens Desvantagens Aplicações

Asa Fixa

- Autonomia de voos maiores - Difícil operação - Mapeamento de áreas grandes - Operaram com cargas

Figura 17- Drone do tipo Multirotores Spectral.

(38)

38

Tipo Vantagens Desvantagens Aplicações

- Consumo baixo de energia - Operam com altas velocidades - Elevadas atitudes - Não são capazes

de operar em espaços menores - Não dependem muito dos

sistemas eletrônicos

Multirotores

- Fácil operação - Pouca

autonomia

- Geração de imagens artísticas - Preços acessíveis - Menor

quantidade de área mapeada

- Vídeos - Operaram com baixas

velocidades - Vigilância;

Inspeção de segurança - Operam em espaços menores

- Baixas altitudes - Mais confiáveis

Fonte: Adaptado de Filmora (2020).

2.6 REGULAÇÃO AGÊNCIA NACIONAL DE AVIAÇÃO CIVIL (ANAC)

Em 2017 a Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) estabeleceu as regras que regulam as operações civis de aeronaves não tripuladas. Esse regulamento é chamado de Regulamento Brasileiro de Aviação Civil Especial nº 94/2017 (RBAC-E nº 94/2017) no qual complementa as normas e operação dos drones feitas pelo Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA)e a Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL).

Segundo a regulamentação da ANAC, os drones são classificados de acordo com a sua aplicação, podendo ser os aeromodelos e os aeronaves remotamente pilotadas (Remotely Piloted Aircraft - RPA). Os aeromodelos são aquelas aeronaves não tripuladas remotamente pilotada usadas para recreação e lazer. Já as aeronaves remotamente pilotadas (RPA) são usadas para fins experimentais, comerciais ou institucionais.

Ambos modelos só podem ser operados com a distância horizontal das pessoas que não estão envolvidas nas operações de no mínimo 30 metros e cada piloto só pode operar um equipamento por vez.

Além disso, os pilotos dos aeromodelos devem ser conscientes que quando o peso total do equipamento é até 250 gramas, não é necessário ser cadastrado junto a ANAC, e também que esses aeromodelos operados até 400 pés (121,92 metros) acima do nível do solo devem ser cadastrados, possuir licença e habilitação.

(39)

39 As aeronaves remotamente pilotadas (RPA) de Classe 1 (acima de 150kg), Classe 2 (Acima de 25kg e abaixo ou igual a 150kg) e que pretendem voar acima de 400 pés (121,92 metros) acima do nível do solo, devem ter a licença e habilitação válida que foi emitida pela ANAC.

2.6.1 Classificação dos drones (PESO)

Os drones podem ser classificados de acordo com a sua classe, operação e alcance visual. No decorrer do texto será mostrado como é feito essa divisão e quais são os fatores que são levados em consideração.

2.6.1.1 Classes

Segundo o Regulamento Brasileiro de Aviação Civil Especial (RBAC) – E nº 94, as RPA são classificadas de acordo com o peso máximo de decolagem como pode ser vista na Tabela 5.

Tabela 5 - Classificação das aeronaves remotamente pilotadas (RPA).

Classes Características

1 Peso máximo de decolagem maior que 150kg

2 Peso máximo de decolagem maior que 25kg e abaixo ou igual a 150kg 3 Peso máximo de decolagem menor ou igual a 25kg

Fonte: RBAC (2017).

Resumidamente a classificação, o peso e a classe segundo a ANAC, mostra na Figura 19 abaixo:

(40)

40 Figura 19- Classificação, o peso e classe segundo a ANAC.

Fonte: Autoria própria.

2.6.2 Operação e Alcance Visual

Segundo a ANAC, 2017 a operação junto ao alcance visual mostrada na Figura 20 pode ser classificada de acordo com:

• Operação BVLOS: Operação na qual o piloto não consegue manter a aeronaves remotamente pilotadas RPA dentro de seu alcance visual, mesmo com a ajuda de um observador.

• Operação VLOS: Operação na qual o piloto mantém o contato visual direto com a RPA (sem auxílio de lentes ou outros equipamentos).

• Operação EVLOS: Operação na qual o piloto remoto só é capaz de manter contato visual direto com a aeronaves remotamente pilotadas RPA com auxílio de lentes ou de outros equipamentos e de observadores das aeronaves remotamente pilotadas RPA.

PESO

APLICAÇÃO

ANAC

DRONES

AEROMODELOS

RPA

Classe 1

P >150kg

Classe 2

150 kg ≥ P > 25 kg

Voam acima de 400 pés

Licença Habilitação

Classe 3

P ≤ 25 kg

(41)

41

Fonte: ANAC (2017).

2.6.3 Calibração e Localização

As motivações técnicas são entendidas como aquelas ligadas diretamente ao drone, são classificadas em calibração e localização.

• Calibração: Para que exista uma leitura precisa dos componentes na sua aplicação, se faz necessária a calibração dos seus dispositivos. Como por exemplo, do termo visor que é responsável pela leitura térmica.

• Localização: A localização do drone na inspeção pode ser facilmente controlada afim de melhorar a resolução dos dados obtidos (lembrando de respeitar a distância segura dita pelo fabricante).

2.6.4 Parâmetros de pilotagem de Aeronaves Remotamente Pilotadas (RPA)

Para manter a segurança do piloto e dos terceiros, se faz necessário seguir as seguintes recomendações feitas pela (Agência Nacional de Aviação Civil) ANAC.

2.6.4.1 Idade

A regulamentação informa que a idade mínima para pilotar as Aeronaves Remotamente Pilotadas (RPA) é de 18 anos. Tanto o piloto quanto o observador devem obedecer a essa regra.

Para os aeromodelos, não se estipula a idade mínima.

Figura 20- Classificação de acordo com a operação e campo visual.

(42)

42 2.6.4.2 Seguro

O seguro é obrigatório e remete a reponsabilidade quanto a cobertura contra danos e terceiros nas Aeronaves Remotamente Pilotadas (RPA) de uso não recreativo onde o seu peso seja maior que 250g. Se a mesma for controlada por órgãos do estado, não é necessário o seguro.

2.6.4.3 Locais de pouso e decolagem

Se não houver a proibição no local escolhido para pouso e decolagem, pode ser utilizados os locais onde são distantes de terceiros.

2.6.4.4 Certificado médico

Os certificados devem ser apresentados para os pilotos das aeronaves não tripuladas RPA de Classes 1 e 2, onde será emitido pela ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil) ou a CMA (Certificado Médico Aeronáutico) de terceira classe do DECEA (Departamento de Controle do Espaço Aéreo).

2.7 CONDIÇÕES PARA PILOTAGEM DE DRONES – DEPARTAMENTO DE CONTROLE DO ESPAÇO AÉREO (DECEA)

Subordinado ao comando da aeronáutica o DECEA é o Departamento de Controle do Espaço Aéreo responsável pelo controle do espaço aéreo brasileiro, tendo por missão contribuir para a garantia da soberania nacional, por meio do gerenciamento do sistema de controle do espaço aero brasileiro. Segundo esse órgão “As competências do piloto devem ser cuidadosamente previstas para assegurar o conhecimento, habilidades, atitudes, capacidade física e mental, proficiência linguística, principalmente por não estarem a bordo da aeronave”.

A Lei 11.182/2005 em seu artigo 8º, item XVII, estabelece que é de competência da ANAC “Proceder à homologação e emitir certificados, atestados, aprovações e autorizações, relativos às atividades de competência do sistema de segurança de voo da aviação civil, bem como licenças de tripulantes e certificados de habilitação técnica e de capacidade física e mental, observados os padrões e normas por ela estabelecidos”.

(43)

43 2.8 SEGURANÇA NA INSPEÇÃO COM DRONES

Existe uma maior segurança nas inspeções visuais com uso de drones em industrias que contém atmosferas explosivas, já que seu funcionamento é controlado a uma longa distância da zona classificada, permitindo a chegada em locais de difícil acesso, por possibilitar alcançar locais onde a habitação humana seria perigosa além de melhorar na obtenção das informações desejadas (Hegard, 2017).

Assim como em atmosferas explosivas, o uso dos drones em espaços confinados é uma solução para melhorar a segurança e a eficiência nas operações. Pois ele possibilita acessar locais de difícil chegada, captar imagens de soldas, oxidação, desgastes, limpeza e corrosão.

Realizando inspeções termográficas com temperaturas relativamente altas, áreas tóxicas ou com pouco oxigênio (Hegard, 2017).

O uso de drones na inspeção de linha de transmissão e distribuição de energia elétrica acarretaria na diminuição de mortes humanas devido a seu trabalho direto com a rede. De acordo com (Silva, 2014) “As estatísticas sobre acidentes de trabalho nas etapas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica no Brasil, entre 2004-2013, notificam 729 acidentes de trabalho fatais (128 com trabalhadores próprios e 601 com trabalhadores terceirizados)”. Mostrando assim, que o uso dessa tecnologia poderia diminuir acidentes como esses. De acordo com (Hegard, 2017), do ponto de vista econômico, qualquer falha nessas operações pode gerar prejuízos incalculáveis tanto para setores da indústria quanto para o consumidor.

2.8.1 Atmosfera explosiva

A atmosfera explosiva pode ser entendida quando existe o contato do oxigênio, combustível (gases, vapores, poeiras e líquidos), e a fonte de ignição (aparelhos, instalações elétricas ou fontes de calor). Como pode ser visto na Figura 21, também conhecido como triângulo do fogo.

(44)

44 Figura 21 - Triângulo do fogo.

Fonte: Melflex (2016).

As zonas são classificadas de acordo com o tipo de substância inflamável no ambiente, suas características, a probabilidade com que essa substância será liberada para o meio externo e as condições ambientais. De acordo com a norma ABNT NBR IEC 60079-10-1 (Atmosferas explosivas: Proteção de equipamentos por segurança intrínseca) são classificadas as zonas como vista na Tabela 6.

Tabela 6 - Zonas de acordo com a classificação.

Zonas Classificação

0 Local onde a ocorrência de mistura inflamável / explosiva é contínua.

1

Local onde a ocorrência de mistura inflamável / explosiva é provável de acontecer em condições normais de operação do equipamento de

processo.

2

Local onde a ocorrência de mistura inflamável / explosiva é pouco provável de acontecer e se acontecer é por curtos períodos e está

associada à operação anormal do equipamento de processo.

Fonte: ABNT NBR IEC 60079-10-1 (2011).

2.8.2 Espaços confinados

De acordo com a Norma Regulamentadora 33 (Segurança e saúde em espaços confinados), “O espaço confinado é definido como qualquer área ou ambiente não projetado

(45)

45 para ocupação humana contínua, que possua meios limitados de entrada e saída, cuja ventilação existente é insuficiente para remover contaminantes ou onde possa existir a deficiência ou enriquecimento de oxigênio”.

Perante essa definição, é de enorme assistência o uso de drones nesses locais, com equipamentos devidamente projetados para esse tipo de aplicação.

2.9 TIPOS DE MANUTENÇÃO

Cada tipo de manutenção preditiva preventiva ou corretiva (analise do estado) depende do que estar sendo analisado. Segundo o Diário oficial da união com resolução normativa n°

853 de agosto de 2019, cada equipamento no qual compõe o sistema elétrico de energia deve ter uma maneira especifica para ser analisado em determinadas periodicidades. Os dados da Tabela 7 abaixo mostra resumidamente o que a norma descreve.

Tabela 7 - Equipamentos, descrição das atividades e periodicidade da manutenção.

Equipamento Atividades Periodicidade

Subestações

Inspeções termográficas nos equipamentos e em suas conexões

Mínimo a cada 6 meses Ensaio do óleo isolante dos equipamentos. Item do

equipamento

Transformadores de potência ou Autotransformadores

Análise de gases dissolvidos no óleo isolante

Máxima a cada 6 meses Ensaio físico químico do óleo isolante Máximo a cada

24 meses Manutenção preventiva periódica Máxima a cada

72 meses

Reatores de potência

Análise de gases dissolvidos no óleo isolante

Máxima a cada 6 meses Ensaio físico-químico do óleo isolante Máximo a cada

24 meses Manutenção preventiva periódica Máximo a cada

72 meses Bancos de

capacitores em paralelos e filtros

Manutenção preventiva do banco em paralelo

Mínimo a cada 3 anos Manutenção preventiva dos filtros Mínimo a cada 4

anos

(46)

46

Equipamento Atividades Periodicidade

Disjuntores e chaves de alta velocidade

Manutenção preventiva periódica de disjuntores e chaves de alta velocidade

Mínimo a cada 72 meses Chaves

seccionadoras Manutenção preventiva periódica Mínimo a cada 72 meses Transformadores

para instrumento Manutenção preventiva periódica Mínimo a cada 72 meses Para raio Manutenção preventiva periódica Mínimo a cada

72 meses Medidores de tensão

e corrente Manutenção preventiva periódica Mínimo a cada 72 meses Linhas de

transmissão Inspeção de rotina Mínimo a cada

12 meses

Fonte: Resolução Normativa nº 853, 2019.

2.10 INSPEÇÃO CONVENCIONAL E INSPEÇÃO COM USO DE DRONES

2.10.1 Inspeção convencional

As inspeções do sistema elétrico têm por objetivo principal identificar irregularidades e anomalias na distribuição de energia, que se não consertado a tempo, resultarão em falhas e interrupção de energia elétrica (ELETROBRÁS; 1982, p. 74). A função desse profissional inspetor é detectar e avaliar como se encontra o equipamento, preferindo a troca do mesmo se achar necessário. Existem diferentes tipos de inspeções, que são elas:

• Inspeção de Rotina: Inspeção realizada pelos encarregados da segurança do local e pelos próprios funcionários, geralmente feitas em máquinas ou equipamentos.

• Inspeção Periódica: Inspeção realizadas em tempos e tempos, necessário devido ao desgaste da máquina.

• Inspeção Oficial: Inspeções feitas por órgãos oficiais, agentes especialistas ou empresas de seguro.

• Inspeção Parcial: Inspeção realizada em setores específicos do local.

• Inspeção Geral: Inspeção realizada em todos os setores do local.

(47)

47 2.10.2 Inspeção com Drones

No artigo da Revista de pesquisa e desenvolvimento da ANEEL com o título

“Desenvolvimento e uso de veículos aéreos não tripulados na inspeção de sistemas elétricos de potência” no qual foi executado pelas equipes de desenvolvimento da Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG) e a Fundação para Inovações Tecnológicas (FITec) financiada pelo programa de P&D da ANEEL, mostra que a LT (linha de transmissão) de aproximadamente 9 km foi inspecionada como mostra a Figura 22.

Fonte: ANEEL (2013).

Concluiu-se que com as lentes de 50mm do modelo SIG RASCAL 110 com resolução de 21 megapixels, forneceu informações técnica suficientes para análise da estrutura da torre e dos isoladores, podendo ser identificado os pontos de deterioração e necessidade de manutenção. Além disso, o mosaico permitiu identificar onde seria necessário limpeza e poda da vegetação ou até mesmo notificações ou despejos de locais que foram invadidos.

Figura 22 - Torre da linha de transmissão inspecionada.

(48)

48 O Grupo de Estudo de Linha de Transmissão (GLT) da concessionária ELETROSUL publicou no seminário nacional de produção e transmissão de energia elétrica em outubro de 2017, um estudo que conclui algumas observações importantes quanto ao uso dos drones, são elas: Câmera com zoom; Dois técnicos realizando a inspeção; A inspeção ser realizada em dias claros; Otimizar a inspeção por causa do tempo de bateria; Não permitir que o drone passe muito tempo exposto a indução; Limitar a proximidade do drone com tensões e correntes elevadas.

A CHESF subsidiária da Eletrobras juntamente com ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) desenvolveu um projeto para criação do seu próprio VANT com autonomia de três horas de voos, atualmente a CHESF utiliza helicópteros tripulados para realizar a inspeção de linhas de transmissão (PECHARROMÁN; VEIGA, 2020).

A empresa ENGIE já utilizou drones para capturar imagens afim de realizar um estudo de impacto ambiental visando o licenciamento ambiental prévio para implantação da linha de transmissão em Ivaiporã – Ponta Grossa. Não foi utilizado para a realização de inspeção de linhas de transmissão, mas inclui a aplicação no setor elétrico brasileiro (ENGIE, 2018).

De acordo com (VERÍSSIMO,2016) a concessionária de distribuição COSERN (Companhia energética do Rio Grande do Norte) realizou um projeto para avaliar as condições estruturais e de segurança de algumas linhas de sub transmissão com tensão de 69 kV utilizando aeronaves não tripuladas (drones) modelo DJI Inspire 1 com câmera 4K (8,3 megapixels). A Figura 23 apresenta as imagens obtidas pelo mesmo.

(49)

49

Fonte: VERÍSSIMO (2016).

Apesar do método oferecer maior segurança para os inspetores, mais produtividade e excelência na avaliação. Foram encontradas diversas dificuldades no projeto como: Dificuldade de aproximação do equipamento para capturar as fotos devido a velocidade do vento estar superior a 4 m/s; O poste precisa de isolamento na decolagem e no pouso no momento da execução do trabalho; Com dias de baixa luminosidade as fotos não ficam em boa qualidade;

Exige muita habilidade do piloto, pois é necessária maior proximidade possível do objeto;

Câmera com alta resolução e Duração baixa da bateria.

A concessionária Energisa MG e MS, MT já está implantando o uso de drones nas redes de distribuição, segundo a Energisa o equipamento inspeciona visualmente a rede elétrica melhora a eficiência da inspeção.

A Coelba também já utilizou drones para inspeção de linhas de distribuição, sendo essa feita durante o período de carnaval, e publicou a sua completa satisfação com seu uso (COELBA, 2019). A CPFL Paulista está em fase de teste na utilização dos drones, usando um com autonomia de voo de 50 minutos (CPFL,2015).

EDS ES e de SP é uma pioneira em utilizar drones para inspeção, o seu diretor destaca um aspecto muito importante, que seria o tempo da inspeção ser reduzido em até um quarto, o que impacta positivamente na qualidade e segurança do serviço prestado aos consumidores

Figura 23 - Estrutura que apresentam oxidação em suas partes.

(50)

50 (EDP, 2018). Por esse fato, a empresa ELETROPAULO também utilizou drones. De acordo com o site Canal Energia a concessionária Enel GO e RJ utiliza drones para inspeção de linhas, afirmando que a tecnologia auxilia nas emergências sem comprometer a segurança dos colaboradores.

(51)

51 3. METODOLOGIA

De natureza básica, a pesquisa sobre a aplicação de drones para inspeção de linhas de transmissão e distribuição de energia foi realizada de maneira exploratória, ou seja, a pesquisa teve o intuito de proporcionar um conhecimento mais aprofundado sobre o tema e áreas correlacionadas. A abordagem utilizada da pesquisa foi qualitativa e quantitativa. Como base de coleta de dados obtidos, foram utilizados artigos publicados pelas próprias concessionárias de transmissão e distribuição que já utilizavam essa tecnologia. Quanto ao procedimento utilizado, se deu por meio de pesquisa bibliográfica e pesquisa documental. O fluxograma da Figura 27 explica todo o processo realizado no estudo.

Figura 24 - Fluxograma descrevendo todos os processos do estudo.

Primeira etapa foi feito um levantamento bibliográfico do material em estudo, compreendendo como é realizada a inspeção das linhas com ajuda dos dados das concessionárias, e por fim foi verificado a eficiência e eficácia do uso dos drones na inspeção das linhas através das análises qualitativas, quantitativas dos dados encontrados.

4. RESULTADO E DISCUSSÕES

(52)

52 Nos resultados e discussões são expostos os pontos mais importantes analisados e conclusivos do trabalho, podendo ser subdivididos no aspecto geral e específico.

4.1 ANÁLISE QUANTITATIVA

A análise quantitativa, observa apenas os números de distribuidoras e transmissoras que foram encontrados registros certificando a utilização do uso de drones na inspeção.

4.1.1 Geral

Os resultados do ponto de vista geral são aqueles que levam em consideração as empresas transmissoras e distribuidoras de energia elétrica pertencendo ao sistema interligado nacional brasileiro.

De maneira geral, o uso significativo de drones para inspecionar linhas de transmissão de energia levando em consideração apenas as empresas transmissoras de energia pertencentes ao grupo ABRATE (Associação brasileira das empresas de transmissão de energia elétrica).

Como pode ser visto e analisado na Figura 25:

Figura 25 - Análise quantitativa do uso de Drones nas transmissoras pertencentes ao grupo ABRATE

O resultado encontrado mostra que nas empresas transmissoras o uso dos drones para a inspeção de linhas não é muito utilizada, mas levando em consideração que a tecnologia é nova no mercado, o percentual foi bastante satisfatório.

25%

75%

Usaram Drones Não usaram Drones

(53)

53 Para análise geral das empresas distribuidoras, foram consideradas apenas aquelas descritas pela ABRADEE (Associação brasileira de distribuidoras de energia elétrica), podendo assim concluir o resultado mostrado na Figura 26 a seguir:

Figura 26 - Análise quantitativa do uso de Drones nas distribuidoras pertencentes ao grupo ABRADEE.

Diferentemente da análise feita nas empresas transmissoras, as distribuidoras tem a porcentagem de utilização dos drones maiores em relação as que não foi encontrado nenhum dado que comprovasse a sua utilização. Isso mostra que a utilização nas distribuidoras é maior que nas transmissoras.

4.1.2 Específico

Os resultados específicos são aqueles analisados de acordo com empresas que pertencem a um determinado grupo. Ou seja, pelas empresas transmissoras e distribuidoras de energia elétrica separadamente que na sua composição é formada por mais de uma empresa.

As empresas pertencentes ao grupo Eletrobras que são transmissoras de energia são:

Eletrosul, Eletronorte, Furnas, Chesf e Itaipu. Entre elas as únicas que foram encontrados 52%

48%

(54)

54 registros do uso de drones para fins de inspeção foram Eletrosul e a Chesf. Podendo concluir o que mostra na Figura 27.

O gráfico expõe que a maior porcentagem das empresas pertencentes ao grupo Eletrobras não foi encontrado dados que comprovassem a utilização de drones para inspeção de linhas de transmissão de energia elétrica.

Não foram encontrados registros das empresas pertencentes ao grupo Neoenergia que são transmissoras de energia elétrica.

As empresas pertencentes ao grupo Energisa que são distribuidoras de energia são:

Energisa BO, Energisa MG, Energia MS, Energisa MT, Energisa NF, Energisa PB, Energisa SE, Energisa SS e Energisa TO. Entre elas as únicas que foram encontrados registros do uso de drones para fins elétricos foram Energisa MG, Energisa MS e a Energisa MT. Podendo concluir o que mostra na Figura 28.

40%

60%

Figura 27 - Análise quantitativa do uso de Drones nas transmissoras pertencentes ao grupo Eletrobras.

(55)

55 Figura 28 - Análise quantitativa do uso de Drones nas distribuidoras pertencentes ao grupo

Energisa.

Fonte: Autoria própria

Pode-se perceber que no grupo específico da Energisa, a porcentagem do uso de drone foi menor em relação as que não usaram ou considerando os dados encontrados.

As empresas pertencentes ao grupo Neoenergia que são distribuidoras de energia são:

COELBA, CELPE, COSERN e ELEKTRO. Entre elas as únicas que foram encontrados registros do uso de drones para fins elétricos foram COELBA e COSERN. Podendo concluir o que mostra na Figura 29.

Fonte: Autoria própria 33%

67%

50%

Figura 29 - Análise quantitativa do uso de Drones na distribuição pertencentes ao grupo Neoenergia.

(56)

56 Esse gráfico mostra que nesse grupo de distribuidoras, tanto empresas usaram drones para inspeção de linhas quanto existem aquelas que não, considerando os dados encontrados para pesquisa.

As empresas pertencentes ao grupo ENEL que são distribuidoras de energia são: ENEL CE, ENEL GO e ENEL RJ. Entre elas aquelas que foram encontrados registros do uso de drones para fins elétricos foram ENEL GO e ENEL RJ. Podendo concluir o que mostra na Figura 30.

Figura 30 - Análise quantitativa do uso de Drones na distribuição pertencentes ao grupo ENEL.

Esse gráfico mostra o comportamento da distribuidora de energia ANEL utiliza muito drones para inspeção de linhas de distribuição.

4.2 ANÁLISE QUALITATIVA

Para analisar o uso de drones para inspeção de linhas de transmissão e distribuição qualitativamente. Os dados utilizados foram generalizados, considerando o que foi dito por todas as empresas e pela própria pesquisa. O resumo pode ser visto na Tabela 8:

67%

33%

(57)

57 Tabela 8 - Resumo da análise qualitativa do uso de drones para inspeção de linhas de

transmissão e distribuição.

Características Com uso de Drones Sem uso de Drones

Periculosidade na operação Alta Baixa

Operação em espaços

menores Alta Baixa

Uso de equipamentos

extras para inspeção Baixa Alta

Velocidade de inspeção Alta Baixa

Proximidade da área

inspecionada Baixa Alta

Melhora na avaliação Alta Baixa

Produtividade Alta Baixa

Custo Baixo Alto

Por meio do resumo da tabela, conclui-se que o uso dos drones trazem inúmeros benefícios para os inspetores e para própria empresa que realiza o serviço.

4.3 ANÁLISE POR REGIÃO

O mapa na Figura 31, mostra os pontos identificados onde já foi constatado o uso de drones em linhas de transmissão de energia. Foram as empresas CEMIG, ELETROBRAS (Eletrosul e Chesf) e a Engie. Quando não informado onde foi exatamente a localização da aplicação do drone, foi considerado a localização da sede maior da empresa.

(58)

58 Figura 31 - Mapa de localização das empresas que já utilizaram drones para inspeção de

linhas de transmissão.

Fonte: Adaptado pelo Autor, Mundo educação (2020).

O mapa na Figura 32, mostra os pontos identificados onde já foi constatado o uso de drones em linhas de distribuição de energia. Foram as empresas COELBA, COSERN, CPFL Paulista, EDP ES, EDP SP, ELETROPAULO, ENEL GO, ENERGISA MG, ENERGIA MS e ENERGIA MT. Quando não informado onde foi exatamente a localização da aplicação do drone, foi considerado a localização da sede maior da empresa.