Os requisitos de design das subestações elétricas de alta e alta tensão mudaram radicalmente nos últimos anos. Os tempos de design passaram de anos para meses e as demandas estão aumentando.Isso cria um novo desafio para as empresas de engenharia: é necessário fazer projetos no menor tempo possível, mantendo sua qualidade e alinhando as equipes de trabalho. Além dos desafios técnicos, as variáveis externas ao projeto representam um fator importante; por exemplo, as dificuldades de encontrar terrenos com as dimensões adequadas para a localização das subestações, exige que os designers estudem várias alternativas dentro dos mesmos termos atribuídos, considerando as restrições ambientais e a aquisição de lotes.Da mesma forma, durante o processo de projeto básico e detalhado de uma subestação, é inevitável fazer ajustes devido a fatores externos à equipe de design (alterações do lote, alteração do equipamento que será adquirido pelo cliente, mudanças nos requisitos da interessado, ajuste de chegadas de linhas, etc.); ou fatores internos, como pessoal qualificado, suficiente e experiente, gerenciamento unificado das informações do projeto pela equipe de trabalho (parâmetros e critérios de design, especificações e requisitos dos clientes, versão de planos e documentos, etc.).Isso criou uma grande pressão sobre as empresas de engenharia, que devem atender eficientemente aos requisitos contínuos de mudanças de escopo solicitadas pelas diversas partes interessadas no projeto, sem afetar os prazos de entrega, os custos de trabalho e a qualidade dos projetos.Durante os últimos 10 anos, a HMV Ingenieros Ltda., Vem desenvolvendo duas ferramentas complementares de design assistido por computador (HMVTools e DISAC) que permitem otimizar o tempo e reduzir o risco no projeto de subestações de alta e alta tensão. Essas ferramentas integram um ambiente de aplicações voltado para a realização dos cálculos elétricos, mecânicos e civis (incluindo as memórias de cálculo necessárias para sustentar os resultados). Eles são complementados por uma plataforma de design CAD que permite gerar o modelo tridimensional da subestação, associado aos resultados das memórias de cálculo obtidas durante o processo de projeto.Esses desenvolvimentos são suportados pelo conhecimento e experiência adquiridos durante 50 anos na consultoria, gerenciamento e projeto de projetos elétricos de sistemas de transmissão em alta e alta tensão e aproveitando os avanços em sistemas de informação e tecnologias BIM (Building Information Modelo). Este modelo garante o fluxo de trabalho correto entre as diferentes disciplinas que interagem no projeto, reduzindo consideravelmente os tempos de design e minimizando o risco de erros durante a fase de projeto, o que poderia dificultar o processo de construção da subestação. Desta forma, evita grandes durações e ultrapassa os custos dos projetos. Ferramentas HMVA HMV Tools é uma ferramenta de software desenvolvida sob um ambiente WEB, que permite que uma equipe de design distribuída geograficamente funcione no mesmo modelo, obtendo benefícios como:• Unificação dos procedimentos de design: os cálculos são padronizados com base em padrões internacionais aplicáveis e na coleta de boas práticas de design que a HMV desenvolveu.• Evite cálculos no Excel: isso permite reduzir erros devido a falhas humanas na formulação ou adaptação de arquivos; trabalhe com o arquivo desatualizado ou perda do cálculo por exclusão acidental do arquivo no computador do usuário.• Unificação de informações de projeto: os parâmetros de entrada de projeto, bem como os resultados de saída, estarão disponíveis em um só lugar e não espalhados em vários computadores, arquivos ou e-mails.• Reduzir os tempos de design: o engenheiro é mais dedicado ao conceito de engenharia e análise de resultados e menos tempo para relatórios e fórmulas para apresentar ao cliente, nos documentos que suportam as memórias de cálculo.• Redução dos tempos de reprocessamento: uma mudança pode ser identificada no tempo, com a qual fazer ajustes no projeto levará menos tempo do que o atual.Baseia-se nos requisitos das normas internacionais (IEC, IEEE) e unifica os dados de entrada de uma instalação para ter uma única fonte de informação e a forma de apresentação dos resultados, estabelecendo um modelo padrão para a apresentação dos relatórios de cálculoA HMV Tools cria um fluxo de trabalho automático, com instalações que permitem o registro das etapas de revisão, o registro de versões, aprovações e controle de qualidade de projetos, garantindo resultados confiáveis devido a procedimentos e dados controlados.Módulos:A HMV Tools possui os seguintes cálculos, agrupados por módulos de disciplinas:Módulo Geral de Dados de Entrada:O Project Manager define os parâmetros de projeto para todas as variáveis que têm impacto no projeto, como altura acima do nível do mar, níveis de curto-circuito, temperaturas e ventos médio e máximo, intensidade sísmica, níveis de tensão e correntes nominais, etc. Esta informação é utilizada por todos os designers e só pode ser editada pelo gerente do projeto, garantindo uma única fonte de informação.Módulo eletromecânico: Este módulo inclui os cálculos exigidos pelo engenheiro eletricista como:• Seleção do pára-raios.• Coordenação de isolamento (IEC 60071).• Verificação do driver (flexível ou rígido) por:o Temperatura de operação do driver (IEEE 738, CICRE 207).o Seção do cabo por corrente de curto-circuito (IEEE 605).o efeito Corona (IEEE 605).• Cálculo de tensões mecânicas, tensões e setas de haste flexíveis (elementos finitos).• Cálculo de tensões em tubos (bucha rígida) e cálculo de tensões em isoladores.• Cálculo de tensão de curto-circuito para alojamentos flexíveis e rígidos (IEC 60865). • Cálculo de seleção (IEEE Std 998).• Estimativa da resistividade do solo (modelo de 2 camadas usando algoritmos genéticos).• Cálculo da grade de aterramento (por método de imagem). Módulo Estruturas:Este módulo permite aos engenheiros estruturais calcular as cargas transmitidas no nível da fundação pelas estruturas e equipamentos, além de apresentar as cargas para o cálculo dos parafusos de âncora. O acima o faz interagir com outras aplicações das mesmas ferramentas HMV.O módulo consiste basicamente em 4 sub-rotinas: a primeira permite avaliar as cargas no equipamento, a segunda as cargas na estrutura, a terceira combina as cargas de acordo com as regulamentações de diferentes países e a última calcula as cargas por perno de âncora, para uma grande porcentagem dos casos que surgem. Módulo Civil:Este módulo permite que o engenheiro civil determine as dimensões das fundações de sapato para equipamentos e colunas de pórticos, além de estimar o reforço de aço de cada fundação. 3. DISACO DISAC é uma ferramenta de design para o layout físico das subestações, sob a plataforma de desenho Autocad, aplicável às subestações externas de média, alta e alta tensão convencionais.Otimize os projetos de subestações com alta qualidade e tempos reduzidos, usando o ambiente gráfico do AutoCAD. Ele gera planos isométricos, plantas, cortes e detalhes 3D, que são necessários para analisar os pontos críticos e críticos de uma instalação.O procedimento não requer desenho de geometria em 3D, e é feito nas seguintes etapas:• Selecione os elementos das bibliotecas, como equipamentos, quadros, conexões, tubos, cabos, etc.• Selecione o ponto onde eles estarão localizados, ponto de inserção.• DISAC é responsável por localizar essas equipes espacialmente em três dimensões e gerar o modelo correspondente em 3D.Módulos:Módulo de equipamento: este módulo permite inserir o equipamento, converter blocos da Autocad em computadores e aumentar as bibliotecas destes, de acordo com as necessidades do projeto ou do cliente.Módulos de conexão: é responsável por fazer e editar as conexões flexíveis e rígidas entre equipamentos, downspouts e arbustos ou templos superiores. A colocação de condutores flexíveis é feita com métodos numéricos de diferenças finitas, para estimar com precisão a deformação do cabo, considerando cargas adicionais (contra contatos, downspouts, cadeias de isoladores, etc.). Além disso, este módulo é responsável por definir o tipo e contagem de conectores de alta tensão.Lista de materiais: este módulo é responsável por gerar as listas, detalhadas ou resumidas, de todos os componentes da subestação.Módulo de blindagem: este módulo grafica as superfícies de proteção na subestação, permitindo determinar a localização dos cabos de proteção, raios e mastros, usados para proteger os diferentes elementos da subestação, dos cálculos feitos nos HMVTools, com com base nos requisitos do padrão IEEE-998. Ele também possui os rádios de proteção recomendados pelos padrões NFPA-780, IEC-62305 e NTC 4552 para edifícios ou instalações que não sejam pátio de conexão. Módulo de malha de aterramento: este módulo permite desenhar e transferir para o HMVTools a distribuição de cabos e varetas, para calcular a malha de terra; e depois importar os resultados, visualizar as superfícies das tensões de toque, validando a segurança dentro da subestação. Módulo de fundações civis: Este módulo permite que as bases calculadas nos HMVTools sejam importadas, o que facilita a geração de planos de fundações civis e permite verificar interferências entre eles ou entre as fundações e a malha terrestre; Ele também gera as seções detalhadas das fundações estimadas nos HMVTools. Módulo de Estruturas: Este módulo é responsável pela seleção de estruturas de pórticos, feixes e suporte de equipamentos. As estruturas podem ser configuradas como redes, alma cheia, retangular ou tubular.Módulo de importação e exportação de HMVTools: Este módulo é responsável por converter a subestação projetada em DISAC, para um modelo digital que é armazenado em um banco de dados e, em seguida, permite importar de diferentes estações de trabalho o modelo parcial ou completo, de acordo com o Requisitos do designer. Isso facilita que vários engenheiros de diferentes disciplinas e especialidades trabalhem no mesmo modelo digital, reduzindo os erros por mudanças na disposição física, pois funciona em um único modelo, além de permitir diminuir os tempos de resposta por atualizações no projeto. Por exemplo: uma mudança na localização de uma equipe afeta o nível das fundações civis e possivelmente a malha no solo, não é necessário que os planos das seções e seções estejam prontos para que os especialistas responsáveis realizem a respectiva atualização.Além disac tem rotinas diferentes, tais como:• Verificação de isolamento elétrico e distâncias de segurança.• Simulação da adaptação do terreno em terraços com encostas nas quais os equipamentos e estruturas estão localizados.Conclusões:As ferramentas BIM combinadas com procedimentos de design padronizados e bancos de dados centralizados permitiram que a HMV Ingenieros melhore sua capacidade de resposta no projeto de subestações de alta e alta tensão, otimizando os tempos de design, reduzindo custos, aumentando a qualidade e facilitando a curva de aprendizado para novos designers.Referências:Cigre 354 - "Diretrizes para redução de custos de substâncias isoladas de ar", Grupo de Trabalho B3.15, 2008.