Pesquisa: Desenvolvimento de soluções de fundações para a industrialização de obras de linhas de transmissão de energia
A Agência de Energia Elétrica (ANEEL) conjuntamente com o Ministério de Minas e Energia (MME) promovem ao longo do ano diversos estudos de planejamento e análises de demanda elétrica para diferentes regiões do país, com o objetivo de definir os reforços de energia necessários, e o conjunto de obras civis compostos por subestações e linhas de transmissão. Todos os anos são licitados centenas e até milhares de quilômetros de linhas de transmissão aérea, interligando as mais diferentes regiões do território brasileiro. Normalmente essas linhas são compostas por: cabos, estruturas de torres metálicas treliçadas, componentes elétricos e mecânicos de montagem, bases de concreto para ligação com as fundações, e pelas fundações.
Estas obras são lineares e extensas, e atravessam diferentes condições topográficas e geológico-geotécnicas, sendo muito comum numa mesma obra a utilização de diferentes tipos de fundações para atender as mais variadas condições de terreno. Os horizontes geológicos variam de espessas camadas de solos lateríticos porosos e não saturados, areia compacta a muito compacta, argila mole, solos residuais com matacões, afloramentos rochosos, etc.
Para cada condição de subsolo de apoio das torres existem diferentes possibilidades de fundações a serem adotadas. Considerando-se que essa variação se pronuncia ao longo de uma linha de transmissão, o número de possibilidades aumenta em razão dos diferentes tipos de solos, rocha e composição das camadas / espessuras que se encontram naturalmente. A presença dessa grande variabilidade de soluções de fundações acaba exigindo maquinários específicos, recursos e/ou materiais de consumo exclusivos da metodologia executiva, mão de obra qualificada e um incremento na quantidade de ensaios de comprovação do desempenho da fundação, uma vez que cada estaca é única pelo método executivo de fabricação é influenciado diretamente pelo terreno que a circunda.
A industrialização dos canteiros de obras é uma tendência que advém desde a década de 90 tendo como principal premissa reduzir tempo, acelerar a montagem da estrutura e proporcionar ganhos financeiros. Nos empreendimentos de linha de transmissão de energia, pelo volume de obra em cada base ser bastante dinâmico, e em termos de obra civil estar resumido a execução das fundações e dos blocos de coroamento para receber a estrutura da torre, as Transmissoras vem ao longo dos últimos anos buscando alternativas de padronizar as soluções de fundações, mas ao mesmo tempo garantir o desempenho e segurança das estruturas.
Nessa linha de raciocínio, foram investidos nos últimos anos recursos de empresas privadas em pesquisa por meio de parcerias com o Departamento de Geotecnia da EESC/USP, que resultaram no avanço tecnológico do uso de estacas metálicas helicoidais para fundações de torres e linhas de transmissão, buscando-se alternativas de adequá-las aos terrenos brasileiros, mas ao mesmo tempo evoluir em formas de obter melhor desempenho e consequentemente maior segurança.
No Brasil, o uso de fundações por estacas helicoidais para o suporte de torres de linha de transmissão de energia aumentou consideravelmente nos últimos 10 anos. Esta expansão se deve a algumas vantagens em relação às fundações convencionais como: facilidade e rapidez na instalação; capacidade de carga pode ser verificada por meio de correlação com o torque de instalação; pode ser instalada em locais de acesso limitado e na maioria das condições de subsolo; pode ser instalada abaixo do nível do lençol freático; dispensam o uso de concreto, serviços de forma, de escavação e bota-fora; pode ser removida e reutilizada; etc.
Grande parte destas fundações por estacas helicoidais para suporte de torres de linha de transmissão no Brasil são instaladas em solos residuais tropicais não saturados. Esses solos tropicais intemperizados, que normalmente a apresentam elevado índice de vazios, perdem grande parte sua estrutura natural durante a instalação de estacas helicoidais. Como consequência, nesses solos a capacidade de carga a tração (solicitação comum em fundações de torres de linhas de transmissão devido à ação de ventos) destas estacas é consideravelmente menor do que o esperado.
Na tese de Santos Filho (2019), desenvolvida neste projeto, foi proposta e avaliada uma solução para o problema citado acima, que seria instalar a estaca em solo de baixa capacidade de suporte, melhorando-o com injeção de calda de cimento. Nesta pesquisa foi desenvolvido um obturador inflável para melhorar o desempenho da zona reforçada na região das hélices. Esta solução apresenta vantagens técnicas e econômicas na construção de estruturas de transmissão de energia elétrica. O procedimento e dispositivo desenvolvidos neste trabalho foram testados em obras de linhas de transmissões no Brasil.
Atualmente, para a continuidade desta pesquisa foi desenvolvido um projeto para melhorar esta solução de injeção em estacas helicoidais, e para desenvolver soluções em fundações por sapatas pré-fabricadas atirantadas para as obras de linha de transmissão de energia em presença de rocha ou matacões, onde as estacas helicoidais não conseguem ser instaladas. Para este projeto foi aprovado um convênio de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), com o grupo formado pela AFLUENTE TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA S.A, COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO ESTADO DA BAHIA, SE NARANDIBA S.A, POTIGUAR SUL TRANSMISSÃO DE ENERGIA S.A., vinculado ao Programa de Pesquisa de Desenvolvimento Tecnológico do Setor Elétrico, identificado na ANEEL.
O interesse dessas empresas por este estudo mostra sua relevância para a sociedade, visto que estas soluções de fundação proporcionariam ganhos de eficiência (menor relação R$ investido em construção/operação por kW transmitido) e de segurança do sistema elétrico nacional.