Engenharia Elétrica da UFU propõe novo modelo de subestação subterrânea

No Brasil, a rede aérea (por postes e fios) corresponde a 94% do total de distribuição de energia. (Foto: Arquivo do pesquisador)

Você já está acostumado ao cenário de postes e fios em grandes centros urbanos que conduzem energia elétrica às casas de milhares de consumidores. Esse sistema aéreo de distribuição de energia é o mais comum no Brasil, no entanto, existe outra forma de distribuição, debaixo da terra, que já é utilizada em grandes centros no país e, graças a um projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), caminha para uma evolução ainda maior no setor.

O trabalho intitulado Subestação Subterrânea Hermética, Pressurizada, Automatizada e Isolada, do curso de Engenharia Elétrica da UFU, propõe um novo método de pesquisa e aplicação mercadológica. É uma iniciativa da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), com financiamento direto da Companhia Energética de Brasília (CEB) e participação da UFU, como instituição fomentadora da pesquisa, e da empresa TCE Engenharia, formada por ex-alunos da universidade.

O objetivo é apresentar um conceito inédito de subestação subterrânea de energia, voltado para a área de distribuição, que busca melhorar a eficiência e os indicadores de qualidade de energia do sistema, diminuir o impacto de novas instalações, otimizar o tempo e espaço de instalação, facilitar a manutenção da rede de forma segura e garantir a segurança dos profissionais que atuam diretamente na área.  

A proposta é coordenada pelo professor Ivan Santos, da Faculdade de Engenharia Elétrica (Feelt/UFU), e conta com a participação de 25 pesquisadores, sendo 16 deles da UFU, entre técnicos, professores e estudantes de pós-graduação das faculdades de Engenharia Elétrica, Mecânica e Civil, um pesquisador da Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM), dois pesquisadores da TCE, dois membros da CEB e quatro estudantes de iniciação científica. O tempo de realização está estipulado em 36 meses.

O projeto

O sistema elétrico brasileiro é dividido em geração, transmissão e distribuição. Atualmente, as subestações subterrâneas de energia correspondem a 6% da rede total de distribuição de energia. Esse sistema encontra-se em grande parte nos centros urbanos de Brasília, São Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte, e, em Uberlândia, entre as avenidas Floriano Peixoto e Afonso Pena. As subestações elétricas subterrâneas, entretanto, têm problemas em termos de construção, operação e manutenção.

A ideia para uma possível solução desses obstáculos começou com Julliano Henrique Santos Faria, pesquisador, engenheiro eletricista e diretor da empresa TCE. “Trabalhei por dois anos na área de estação subterrânea e expansão do sistema subterrâneo em Brasília, na CEB. Durante esse tempo tive a oportunidade de participar de alguns congressos e eventos internacionais relacionados à redistribuição subterrânea e vejo que o Brasil ainda está ‘engatinhando’ nessa implementação”, explica. “Nós identificamos nesse período que os problemas são os mesmos, de todas as concessionárias, e não apenas no Brasil. De lá pra cá, nós da TCE viemos buscando soluções para cada um desses problemas”.

O protótipo de subestação subterrânea busca otimizar o processo de instalação e melhorar a qualidade do serviço prestado (Foto: Arquivo do pesquisador)

Hoje, para que uma estação seja instalada, é preciso cavar buracos, construir uma base em alvenaria, instalar um transformador de energia e conectar os cabos que levam energia aos consumidores. Esse processo desloca toda uma equipe de profissionais, leva tempo e os transtornos são intensificados em cidades com alta densidade populacional e fluxo intenso de trânsito de pessoas e veículos. Depois de instaladas, as subestações ainda podem passar por percalços como alagamentos ou até mesmo a presença de animais em meio aos circuitos.

Faria seguiu com o desenvolvimento do projeto no formato de startup e levantou uma patente com a ideia de um equipamento. O projeto, no entanto, necessitava de melhorias e uma avaliação em protótipo em termos de aplicação prática em campo. Foi então que se estabeleceu a parceria com a UFU, através da orientação do professor Ivan Santos. Ao projeto inicial, foram incorporadas outras vertentes, como o aprofundamento de ensaios e da ferramenta de automação.

O resultado final será a concepção de uma nova patente de um protótipo de subestação subterrânea: um cubículo de três metros de comprimento por quatro de largura, hermético e pressurizado (o que impede a entrada de gases, líquidos e animais), automatizado (permite a monitoração do sistema através da verificação da temperatura, pressurização e integridade dos equipamentos) e isolado (garante que não haja interferência do meio externo no meio interno).

O modelo, que vai ser submetido a estudos e análises em campo, tem como objetivo minimizar impactos urbanos de instalação das subestações, reduzir o tempo e o espaço utilizado na realização do serviço, diminuir aspectos de poluição visual (por estar posicionado embaixo do solo), maximizar a segurança evitando acidentes e descargas elétricas e otimizar a manutenção do sistema em virtude do sistema de automação.

“A automação é um dos chamativos do nosso desenvolvimento, como sensoriamento, comunicação e supervisão, que hoje é limitado devido ao fato de as subestações serem alagadas. Como a gente vai colocar equipamentos de comunicação que são muito sensíveis precisamos ter esse cuidado”, pontua Santos.

O investimento

Ao todo, serão investidos R$ 7.683.650,68 no projeto, sendo que, desse valor, R$ 4.767.927,45 correspondem ao aporte financeiro da CEB, R$2.293.720,00 da empresa TCE e R$ 622.003,23 da UFU em aporte não-financeiro (bolsas de pós-graduação e extensão). A execução será feita ao longo de três anos, com prazo de término dos trabalhos ao final de 2021. O projeto foi submetido ao edital 001/2018 da CEB no primeiro semestre de 2018, considerando a resolução normativa nº754 da Aneel.

Além do desenvolvimento tecnológico e da capacitação dos profissionais envolvidos, está prevista, quando da finalização do projeto, uma doação de cerca de R$ 928.679,16 em equipamentos para a UFU. Há também a proposição de depósito de patente, correspondente ao valor da taxa de propriedade intelectual de 8% pertencente à universidade em forma de royalties.

A equipe pretende entregar à CEB uma subestação montada, testada e otimizada contendo o sistema de automação. Os equipamentos dessa caixa devem ser todos montados em fábrica. Os testes iniciais serão feitos de forma antecipada, de modo que no momento da instalação seja preciso apenas furar um buraco, fazer a base estrutural, inserir o invólucro e plugar os cabos de média e baixa tensão e também os de comunicação num sistema chamado plug play.

Reunião de abertura

A reunião de abertura do projeto de pesquisa e desenvolvimento aconteceu na tarde do dia 24 de janeiro, no auditório da Fundação de Apoio Universitário (FAU). Na oportunidade, estiveram presentes o reitor Valder Steffen Junior; o pró-reitor de Pesquisa e Pós-Graduação, Carlos Henrique de Carvalho; o gerente do projeto de P&D da CEB, Dione José de Souza; o diretor da empresa parceira TCE Engenharia, Julliano Henrique Santos de Faria; o diretor da Feelt, Sérgio Ferreira de Paula; o diretor da FAU, Rafael Visibelli Junior; e o coordenador do projeto, Ivan Nunes Santos.

A reunião de abertura do projeto aconteceu no dia 24 de janeiro (Foto: Alexandre Costa)

O reitor falou sobre a importância que o projeto tem para a instituição. “Essa é uma atividade das mais significativas, ao colocar à disposição das empresas o conhecimento, a pesquisa, a inovação e a tecnologia desenvolvidas em nossa universidade”.

O pró-reitor de Pesquisa e Pós-Graduação, professor Carlos Henrique de Carvalho, ressaltou a herança que o trabalho deixa. “O legado formativo que um projeto dessa magnitude deixa é imensurável. O conhecimento fica, os recursos se vão, os equipamentos ficam obsoletos e nós temos que atualizar, mas não há obsolescência naquilo que adquirimos como experiência do desenvolvimento de um projeto de tamanha envergadura”.