Redes subterrâneas

A tecnologia aplicada à construção das redes de distribuição de energia elétrica seja aérea convencional, aérea compacta ou subterrânea tem apresentado expressiva evolução ao longo dos anos em todo o mundo, cujo resultado se reflete no produto final através de custos reduzidos e maior nível de segurança. Por esse motivo, a utilização de padrões construtivos mais modernos e confiáveis se constituem em tópico de grande importância entre as concessionárias de energia elétrica no Brasil, inclusive para a Copel.

Especificamente sobre as redes subterrâneas de distribuição de energia, pode-se constatar que, atualmente, seu custo de implantação é aproximadamente seis vezes menor do que há 10 anos. Tal redução de custos implica pelo aumento da demanda por esse tipo de rede para empreendimentos dessa natureza.

A Copel, alinhada às demandas da população e dos municípios, e a fim de atender os índices de confiabilidade exigidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica – Aneel, órgão regulador do sistema, apresenta aos municípios e aos empreendedores interessados na implantação de redes de distribuição subterrâneas um guia prático com informações importantes no processo de conversão ou implantação de novas redes.

Este manual técnico abrange todas as fases de implantação de uma rede subterrânea, desde planejamento, arquitetura exigida e requisitos técnicos e de qualidade exigidos pela Copel.

Ressalta-se que este manual não é aplicável às linhas de distribuição iguais ou maiores a 69 kV.

Redes de distribuição subterrânea

A implantação de redes subterrâneas apresenta benefícios associados tanto para a concessionária de energia quanto para a população, com impactos positivos ainda maiores quando estes enterramentos de rede estão associados à reurbanização e à revitalização da localidade.

Dentre os benefícios associados relativamente aos ganhos para a população tem-se:

Como planejar o empreendimento

Um dos tópicos de maior destaque no planejamento de revitalização ou reurbanização de localidades, ruas, praças, etc., consiste no enterramento das redes de distribuição aéreas.

Para esse tipo de empreendimento devem ser observadas as etapas que se seguem:

O adequado planejamento e gerenciamento do cronograma das obras de implantação de redes subterrâneas de energia é imprescindível para evitar transtornos à população próxima ao empreendimento.

Compartilhamento e uso do solo

As redes de distribuição aéreas são compostas não somente pela infraestrutura de energia elétrica, pois diversas concessionárias e permissionárias compartilham ou possuem infraestrutura própria de distribuição aérea. Para que haja o completo enterramento das redes, se faz necessário o enterramento também da infraestrutura das demais empresas.

O enterramento de redes não depende somente da vontade ou desejo dos interessados ou da Copel. Muitos projetos são inviabilizados pela inexistência de um correto gerenciamento do uso do solo, de cadastro ou até do correto planejamento do empreendimento antes mesmo da implantação de redes.

Via de regra, utilizam o subsolo e devem ser envolvidas obrigatoriamente na conversão ou na implantação de novas redes subterrâneas as empresas prestadoras de serviços de infraestrutura, como se segue:

Onde aplicar as redes subterrâneas

Poderão haver dois tipos de empreendimentos:

obras de interesse exclusivo do município (ou interessado)

obras de interesse mútuo

Prevista a participação financeira da concessionária através de critérios técnicos e econômicos definidos pela Copel relacionados na sequência.

A seguir, alguns dos critérios que podem influenciar na decisão e/ou interesse da Copel pela implantação de redes de distribuição subterrâneas:

Tipos de redes e topologias

As redes subterrâneas, especialmente no Brasil, iniciaram nas décadas de 50 a 70. A Copel iniciou a construção da sua rede subterrânea de Curitiba em 1973, posteriormente com uma grande ampliação, em sua segunda fase em 1983.

O sistema utilizado foi o modelo Americano, chamado de “Reticulado”. Este sistema era o mais confiável em termos de confiabilidade de rede na época.

Esse sistema apresenta uma confiabilidade operacional muito boa, com índices DEC FEC próximos a 0. Por este motivo é um sistema extremamente caro.

As evoluções técnicas e culturais da Copel permitiram que se planejasse e projetasse redes cada vez mais simplificadas e econômicas, com índices de confiabilidade aceitáveis.

Dentro dos sistemas utilizados na Copel, faremos uma análise comparativa qualitativa dos índices de desempenho da rede, em termos de DEC e FEC, e custos de implantação.

Redes totalmente enterradas

Tipo de rede Densidade de carga típica DEC FEC qualitativo Observações
Rede Reticulada ou Network Maior que 3000 kVA/km ou 48 MVA/km² 0 a 0,2 Rede com câmaras subterrâneas para abrigo dos transformadores e rede de baixa tensão interligada.
Áreas urbanas – totalmente enterrada Maior que 1500 kVA/km ou 24 MVA/km² 0,5 a 1,0 Tipicamente construída com cabos acomodados em dutos e equipamentos acomodados em câmaras e caixas subterrâneas

Redes parcialmente enterradas

Tipo de rede Densidade de carga típica DEC FEC qualitativo Observações
Áreas urbanas com equipamentos semienterrados ou tipo pedestal Entre 400 e 1500 kVA/km 0,7 a 1,5 Necessidade de liberação de espaços públicos e/ou privados para a instalação de equipamentos
Áreas urbanas com equipamentos em poste Entre 200 e 1500 kVA/km 1,2 a 2,0 Necessidade de liberação de espaços públicos para a instalação de postes com equipamentos
Rede Radial com recursos para condomínios Entre 300 e 800 kVA/km 2,0 a 2,5 Necessidade de espaços no condomínio. Tipicamente com equipamentos semienterrados ou pedestal
Rede Radial com Recursos em áreas especiais (parques de preservação ambiental, ilhas, etc). Entre 50 e 200 kVA/km 2,2 a 2,7 É necessária a rede subterrânea por questões ambientais. Tipicamente com equipamentos semienterrados e cabos diretamente enterrados
Rede Radial sem Recursos em áreas especiais (parques de preservação ambiental, ilhas, etc). Entre 50 e 200 kVA/km 2,5 a 3,0 É necessária a rede subterrânea por questões ambientais. Tipicamente com equipamentos semienterrados e cabos diretamente enterrados

OBS.: A definição do padrão de rede a ser utilizado é de exclusiva responsabilidade da Copel.

Padrões construtivos

As redes subterrâneas possuem uma grande variedade de padrões construtivos e de configurações, cujas variáveis são aplicadas com base em fatores como a região projetada, a densidade de carga, o tipo de consumidor, o tipo de pavimento, o tipo de solo, as condições climáticas e de trânsito e atividades típicas da região (comercial, residencial, etc).

A configuração da rede define a confiabilidade requerida, a periodicidade de manutenção, os custos, entre outros.

Tipos de caixas de dutos

São padrões de caixas de passagem para abrigo de emendas e cabos nas seguintes dimensões:

Padrões de dutos:

  • Dutos corrugados ou lisos tipo PEAD desde 50, 75, 100, 150 até 200mm de diâmetro.
  • Dutos metálicos.
  • Dutos de fibrocimento (em desuso).

Padrões de banco de dutos:
São formados por dutos de diversos tamanhos de forma a atender as necessidades de rede e de ligação de consumidores.

Configurações da rede primária e da rede secundária

São variações de atendimento em relação à rede primária (média tensão), ou seja, rede maior que 1000 volts:

  • Redes atendidas por um alimentador + um alimentador reserva.
  • Redes atendidas por diversos alimentadores.
  • Redes automatizadas com reconfiguração automática.
  • Redes em anel aberto (condomínios).
  • Redes radiais com recursos de geração móvel.
  • Cabos reservas (sem carga).
  • Redes radiais sem recursos.

São variações de atendimento em relação à rede secundária ou baixa tensão, ou seja, menor que 1000 volts:

  • Circuitos reservas entre transformadores.
  • Circuitos reservas entre painéis e quadros.
  • Baixa tensão operando em paralelo (reticulado).
  • Cabos reserva (sem carga).

Tipos de equipamentos e de materiais

Tipos de cargas e localização da rede

As diversas características de cargas definem também o tipo de atendimento e configuração a serem adotados, como por exemplo, hospitais, escolas, shoppings centers.

A localização física da rede (site) influencia também o planejamento e a configuração da rede, como por exemplo, vias importantes, praças, grandes centros urbanos e centros históricos.

Planejamento e disposição dos bancos de dutos e valas

Os bancos de dutos podem ser dispostos no leito carroçável da rua, em calçadas ou mesmo em áreas verdes de canteiros.

Em determinadas áreas é possível e recomendada a utilização de cabos diretamente enterrados.

Localização dos equipamentos

Equipamentos de rede do tipo semienterrados podem ser dispostos em áreas públicas ou privadas, sendo que a Copel deve possuir livre acesso a essas áreas para realizar operações e manutenções.

As caixas e câmaras subterrâneas normalmente são localizadas em áreas públicas.

Compartilhamento e uso de infraestrutura

A infraestrutura construída poderá possuir ou não compartilhamentos entre as concessionárias e permissionárias de energia, telecomunicações, entre outras.

Quando há o compartilhamento, existem diversas modalidades e tipos que definem o projeto e construção de redes subterrâneas.

Sem Compartilhamento – Banco de dutos e caixas separadas

Cada concessionária/permissionária constrói a sua rede, compartilhando somente o banco de dutos entre as concessionárias de telefonia e TV a cabo e fibra óptica.

Essa modalidade não é viável, pois implica em muitos cruzamentos de rede, falta de espaço no subsolo, entre outros contratempos.

  • Copel
  • Copel Telecomunicações
  • Compagás
  • Brasil Telecom
  • GVT
  • Embratel
  • Intelig
  • Vivo
  • Oi
  • Impsat
  • Gran-Bell
  • Eletronet
  • Sanepar – água
  • Sanepar – esgoto
  • Prefeitura – galerias pluviais
  • Prefeitura – rede de semáforos
  • Prefeitura – iluminação

Grande parte desta tubulação não está cadastrada e quando o cadastro é feito nem sempre a localização coincide com a realidade. Sem o compartilhamento e ordenação do subsolo os custos são elevadíssimos e há riscos de acidentes.

Vala Técnica – compartilhamento de banco de dutos

Há o compartilhamento de banco de dutos, mas as caixas para energia ainda continuam separadas.

Galeria Técnica – compartilhamento total

Sistema utilizado principalmente na Europa, por meio do qual são construídas galerias (túneis) com compartilhamento total de gás, água, esgoto, águas pluviais, energia, telecomunicações, etc.

Calçadas e corredores técnicos

Utilizadas onde há espaços urbanos planejados.

Contratação e terceirização

As diretrizes e os projetos básicos, bem como o acompanhamento e fiscalização invariavelmente são sempre de responsabilidade da Copel. Para a contratação de projetos detalhados, obras civis e eletromecânicas as seguintes modalidades de contratação poderão ser escolhidas e firmadas através de contratos e acordos:
Modalidade Etapa do empreendimento Copel executa Interessado executa
01
Projeto Executivo (detalhado)Sim
Aquisição de Materiais e EquipamentosSim
Obras CivisSim
Obras EletromecânicasSim
02
Projeto Executivo (detalhado)Sim
Aquisição de Materiais e EquipamentosSim
Obras CivisSim
Obras EletromecânicasSim
03
Projeto Executivo (detalhado)Sim
Aquisição de Materiais e EquipamentosSim
Obras CivisSim
Obras EletromecânicasSim
04
Projeto Executivo (detalhado)Sim
Aquisição de Materiais e EquipamentosSim
Obras CivisSim
Obras EletromecânicasSim
Nos casos em que são contratados os serviços da Copel para a execução desse tipo de serviço, há a possibilidade de parcelamentos no pagamento das obras. Nos casos em que a infraestrutura for compartilhada com demais concessionárias, a Copel Distribuição não poderá ser a executora da obra por motivos legais.

Responsabilidades

Nos casos em que o interessado optar por construir parcial ou integralmente a rede subterrânea, deverão ser observados os critérios que se seguem.

Empreendedor

O empreendedor, representado pelo contratante, que assina a Anotação de Responsabilidade Técnica – ART é o responsável pelo empreendimento e pela construção da rede subterrânea, bem como pela elaboração de projeto, da compra dos materiais, dos serviços de construção e do comissionamento da obra.

Mesmo após a energização da rede, o empreendedor permanece responsável pelo custo decorrente de reforços de rede de distribuição primária ou secundária – considerando-se todas as suas partes integrantes, como cabos, conectores, transformadores, dispositivos de proteção e controle, caixas de passagem, quadros e outros elementos, independentemente da causa que levaram à necessidade da sua substituição – bem como pela qualidade dos materiais aplicados na respectiva construção da rede subterrânea.

Responsáveis técnicos

Os engenheiros ou técnicos, responsáveis técnicos pelos projetos elétricos e civis e da construção da rede subterrânea, deverão considerar a aplicação das melhores técnicas disponíveis recomendadas pelas normas vigentes em suas versões mais atualizadas, independentemente da atualização deste manual de instruções.

A partir da data de assinatura da Anotação de Responsabilidade Técnica – ART, os responsáveis técnicos passam a responder às solicitações da Copel durante as fases de projeto e de construção, bem como após a energização das instalações.

Os responsáveis técnicos responderão pela sua participação no projeto e na construção da rede subterrânea de distribuição, solidariamente com o empreendedor, por quaisquer erros decorrentes de falha de construção, super ou subdimensionamento, pela segurança dos trabalhadores que executarem a obra, ou pelas empresas contratadas.

Copel

A Copel não se responsabiliza pelo uso indevido deste manual técnico, nem por quaisquer erros de projeto e construção, mesmo que o projeto tenha sido analisado e aprovado pelos seus técnicos. A Concessionária tampouco é responsável pela qualidade dos materiais aplicados na construção, mesmo que tenham sido inspecionados por seus inspetores ou fiscais de construção.

Após a energização da rede, a Copel é a responsável legal pela operação, manutenção e expansão do sistema elétrico até o ponto de entrega aos consumidores.

A Copel, se necessário, executará as obras para reforço ou ampliação da capacidade do sistema elétrico subterrâneo após o recebimento da rede, bem como a substituição de materiais ou equipamentos com defeito instalados até o ponto de entrega, a seu critério.

Escopo de contratação da Copel Distribuição

Por motivo de regulamentação Federal, quando o município ou o interessado contratar a Concessionária para a execução de serviços e obras, o escopo dos mesmos não poderá ser maior que:

Ressalta-se que o gerenciamento geral do empreendimento, incluindo contatos com os consumidores, comunidade, imprensa, reuniões de integração com demais concessionárias, regras e leis de compartilhamento, etc., serão de responsabilidade da prefeitura ou interessado.

Este escopo de contratação não prevê:

Participação financeira da Copel

A Copel prevê a participação financeira exclusivamente para as obras que apresentam benefícios para a concessão.

A participação financeira da Copel será calculada, quando aplicável, às obras que atendam tecnicamente a região, podendo ser inclusive com equipamentos em pedestal ou semi-enterrados.

Não é prevista a participação financeira da Copel em obras que somente melhoram o aspecto estético, sem benefícios para a concessão.

Cálculo da participação da Copel

A participação financeira, quando aplicável, será calculada da seguinte forma:

  • Parcela A: Custo integral do interessado/consumidor
    Banco de dutos de consumidores, caixas de derivação, caixas de consumidores, ramais de ligação e equipamentos exclusivos para ligações de consumidores.
  • Parcela B: Custo integral da Copel
    Câmaras e caixas reservas, contingências adicionais de interesse da Copel.
  • Parcela C: Custo proporcional referente à reserva de capacidade e /ou reserva técnica da Copel
    Banco de dutos linha principal e secundária, Câmaras transformadoras, transformadores, cabos de alimentação de MT e BT, Quadros de Distribuição de BT, Emendas de MT, Conectores de Distribuição de BT e chaves de MT.

Participação da Copel = [parcela B + parcela C]

Simulações de cálculo

Considerando os critérios apresentados, foram realizadas algumas simulações por meio das quais foi possível constatar que a participação da Copel pode variar entre 10 a 30% do valor total das obras (civil + eletromecânica da parte de energia, excluindo-se as demais obras).

Requisitos exigidos pela Copel

A Copel Distribuição possui políticas sérias de controle de qualidade, tanto quanto aos materiais empregados, quanto à execução e gerenciamento das obras. Este controle permite construir redes de distribuição com maiores níveis de confiabilidade e segurança que se traduzem em melhores serviços de energia aos consumidores.

Qualidade

Os requisitos da qualidade em obras de redes subterrâneas são um conjunto de todos os processos, Especificações e Normas Técnicas, treinamentos, entre outros documentos da Copel.

Estes documentos e procedimentos aplicam-se tanto a materiais e equipamentos quanto a execução de atividades de construção.
 
A Copel, através de seu portal da Internet ou através das superintendências Regionais de Distribuição, poderá disponibilizar, conforme acordado, diversas normas:

Controle de qualidade

Os processos de controle de qualidade poderão ser realizados a qualquer tempo pela Copel. Entre os processo possíveis, incluem, mas não se limitam a:

  • Equipamentos e materiais – Através de inspeções de materiais e equipamentos em fábrica, acompanhamento de instalação e comissionamento. A garantia dos equipamentos deverá seguir sempre as normas e especificações da Copel e, na ausência dessas, das normas reconhecidas.
  • Fiscalização das obras civis – Antes do fechamento das valas para instalação de dutos e/ ou cabos. Controle de qualidade do concreto utilizado nas caixas e câmaras. Verificação da tubulação “mandrilhamento”.

• Obras eletromecânicas
Acompanhamento de lançamento de cabos, execução de emendas e terminações. Medições de resistência de terra. Ensaios diversos em cabos e equipamentos.

Garantias

Quando o interessado optar pela construção da rede por empreiteiro particular, os materiais aplicados no sistema elétrico subterrâneo deverão ser garantidos pelos fabricantes, e, solidariamente, pelo empreendedor, durante o período mínimo de 36 meses após a energização da rede.

Prazos e cronogramas

Os projetos de redes subterrâneas podem levar mais tempo de planejamento e compra de materiais e equipamentos, pois muitas vezes tais equipamentos somente são fabricados fora do Brasil.

Apresentamos, a seguir, cronograma básico de um empreendimento de rede subterrânea. Os prazos aqui colocados representam prazos de obras e projetos já executados pela Copel.

Ano 1

CRONOGRAMA PRÉVIO Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3 Trimestre 4
Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Solicitação do Interessado
Estudos Preliminares
Projetos Básicos e Diretrizes
Projetos Básicos demais concessionários e integração dos projetos
Projeto Detalhado

Ano 2

CRONOGRAMA PRÉVIO Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3 Trimestre 4
Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Infraestrutura Civil                        
Aquisição de Materiais Eletromecânicos                        
Infraestrutura Eletromecânica                        
Migração dos Consumidores                        

Ano 3

CRONOGRAMA PRÉVIO Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3 Trimestre 4
Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês Mês
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Migração dos Consumidores                        
Desmontagem Rede Aérea                        
Prazo Total – 840 dias                        

Nos cronogramas em pauta não estão representados os prazos de planejamento, elaboração e execução de demais projetos (arquitetônico, iluminação pública, demais concessionárias, etc.).

Recomendações para os municípios e empreendedores

A Copel poderá e deverá contribuir para a viabilização dos empreendimentos através de estudos de viabilidade, projetos básicos, projetos executivos, participação em fóruns de discussão, grupos de trabalho e seminários, estudos de novas topologias, novos equipamentos, novos materiais, incentivar a nacionalização de equipamentos e materiais, estudos de grupos técnicos de compartilhamento de infraestruturas e na expansão das fronteiras do conhecimento de operação, manutenção, construção e projetos de redes subterrâneas.

A maior aplicabilidade e consequente redução de custos de conversão ou implantação de redes estão intimamente ligadas à capacidade de gerenciamento dos municípios em relação à infraestrutura principalmente de uso do solo.

A redução de custos poderá também estar associada ao correto planejamento conjunto da urbanização das cidades, reservando-se, nesse caso, espaços públicos ou privados para a instalação de equipamentos elétricos que reduzem o custo de equipamentos submersíveis.

Sobre os custos estimados, são possíveis variações entre -10% e +30%, pois esses custos dependem de diferentes fatores como:

  • Variação de densidade de carga e número de consumidores.
  • Tipo de atendimento aos consumidores (grupo B, AS ou A4).
  • Largura das ruas.
  • Tipo de pavimentação.
  • Tipos de solo.
  • Produtividade das equipes / escalas de trabalho.
  • Variação do dólar.
  • Custos de commodities (cobre, alumínio, aço, etc).
  • Aquecimento do mercado (disponibilidade de mão-de-obra, taxa de ocupação das indústrias).