Cálculo do índice de aproveitamento de terrenos para subestações de até 138 kV

jun, 2016

Edição 124 – Maio de 2016
Aula prática: Subestações
Por Angela Gomes da Rocha*

 

O objeto desse estudo são os terrenos das subestações da Copel Distribuição S.A., porém, o método pode ser aplicado em outras concessionárias de distribuição de energia, que são avaliadas no processo de revisão tarifária, estabelecido pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) e em consonância com a resolução n° 640, denominado Proret, obedecendo ao Manual de Controle Patrimonial do Setor Elétrico (MCPSE).

 

O Proret diz que os ativos vinculados à concessão do serviço público de distribuição de energia elétrica devem ser auditados. Os principais ativos da concessão classificam-se em:

 

  • intangíveis; (servidões de passagem de linhas de transmissão).
  • terrenos;
  • reservatórios, barragens e adutoras;
  • edificações, obras civis e benfeitorias;
  • máquinas e equipamentos;
  • veículos; e
  • móveis e utensílios.

 

 

O objetivo desse trabalho é nortear a aquisição de novos terrenos de acordo com as normas que definem o Índice de Aproveitamento de Terrenos (IAT), com dimensões compatíveis ao uso das subestações de acordo com o que preconiza o Proret em seu parágrafo 4.2 e o contrato de concessão 46/99 na cláusula sexta, inciso II. Será utilizado o Sistema de Informações Geográficas (SIG) e técnicas de análise espacial, que, neste caso, será aplicado o de monocamada. Também serão definidos parâmetros para identificar e apontar quais e quantos são os terrenos e a solução adequada para melhorar o IAT das subestações já energizadas. O IAT é composto pelas seguintes áreas: recuo frontal e lateral, faixas de servidão de linhas de distribuição e transmissão, área de brita e casa de comando, totalizando um valor de 80% em relação à área total do terreno, que consta no registro de imóveis. Para completar os 100 % total, segundo o Proret, no caso de terrenos de subestações existentes e em serviço, quando a subestação não ocupar toda a área aproveitável do terreno, e este não puder ser legalmente fracionado para fins de alienação, pode ser considerada, ainda, como área aproveitável, a título de reserva operacional, um percentual adicional de até 20% calculado sobre o percentual de aproveitamento.

 

Fundamentação teórica

Neste tópico, serão tratados os conceitos de sistema de informações geográficas (SIG), de análise espacial e revisão tarifária e ainda o estudo do índice de aproveitamento de terrenos (IAT), pois se tratam de temas mais relevantes ao presente artigo.

 

Sistema de informações geográficas

 

Há várias definições na bibliografia para SIG, podendo-se destacar que “é o conjunto de ferramentas computacionais, composta por equipamentos e programas que, por meio de técnicas, integra dados, pessoas e instituições, de forma a tornar possível a coleta, o armazenamento, o processamento, a análise, a modelagem a simulação e a disponibilização de informações georreferenciadas, que possibilitam maior facilidade, segurança e agilidade nas atividades humanas, referentes ao monitoramento, planejamento e tomada de decisão, relativas ao espaço geográfico.” (Roberto Rosa 2011, p.277).

O SIG é aplicado na infraestrutura, meio ambiente, recursos naturais, serviço público, agronegócios, transporte, logística, etc. São tendências do SIG: incorporação de inteligência geográfica aos processos, mapeamento indoor, serviços na nuvem, crescimento de softwares livres, ferramentas colaborativas e maior disseminação do conhecimento. Os benefícios são: economia de tempo e dinheiro, geração de receita, racionalização dos processos de negócios. As funcionalidades são: ferramentas de visualização e utilização para servir de interface gráfica para algoritmos de integração de dados espaciais, mais ferramentas de edição para desenho e geometria e também demonstra a dimensão real do mapa. Por fim, suas características: é preparado para visualizar, editar e processar dados espaciais.

 

Análise espacial

A análise espacial é a aplicação de conceitos, técnicas e procedimentos propondo metodologias de análise para pequenas porções visando obter resultados de uma amostra global.

É definida como o estudo da distribuição espacial de qualquer fenômeno, à procura de padrões. Analisar significa fracionar, decompor em partes ou componentes visando uma identificação da estrutura e compreensão de um sistema.

Tipos de análise espacial

Os principais métodos de análise espacial e as possibilidades de análise que elas permitem fazer serão descritos a seguir.

Sobreposição – É o método de representar vários dados que ocupam o mesmo espaço. Usada quando se considera vários atributos de uma determinada área. Deste modo, procedemos à sobreposição de, por exemplo, mapa topográfico, um mapa da malha viária, um mapa de localização dos postos de saúde. A sobreposição implica que as camadas (layers) sobrepostas pertençam à mesma área e se encontrem no mesmo sistema de coordenadas e na mesma projeção cartográfica. A sobreposição permite observar a existência (ou não) de relação entre fenômenos diferentes que se manifestam na mesma área geográfica.

Pesquisa topológica – A topologia é o termo usado para descrever as características geométricas dos objetos. Estas características independem do sistema de coordenadas e da escala utilizada. Existem três tipos de relações topológicas: adjacência, estar contido e conectividade. A adjacência e o estar contido descrevem as relações geométricas que existem entre áreas. As áreas são adjacentes se tiverem um limite comum. O estar contido é uma extensão da adjacência e descreve uma área que está toda contida dentro de outra (como uma ilha dentro de um rio). A conectividade é a propriedade geométrica que descreve as ligações entre linhas.

Operações de buffering -Trata-se de uma operação de distância que consiste em delimitar áreas tampão em torno de uma determinada entidade. Podem ser úteis na delimitação de áreas de preservação permanente ou de leitos de cheia dentro da qual não é permitido construir. Os buffers podem ser criados em torno de elementos pontuais, lineares ou poligonais.

Pesquisa monocamada e multicamada – É possível trabalhar com as camadas (layers) individualmente ou em conjunto. A pesquisa em monocamada corresponde à pesquisa que é feita numa só camada. Incluem todas as operações de pesquisa já descritas até aqui, além de operações de análise de redes, medição de distâncias, áreas e perímetros.

As operações multicamada são as que se fazem em várias camadas simultaneamente, ou seja, onde existe sobreposição de vários temas vetoriais. As camadas devem estar na mesma escala, mesmo sistema de coordenadas e mesma projeção cartográfica, caso contrário, a sobreposição não é possível e as pesquisas e operações a efetuar terão erros.

Neste trabalho, a análise espacial mais adequada foi a da monocamada, pois foram construídos vários polígonos e através do cálculo de suas áreas, utilizando o software ArcGIS 10.1, chegou-se ao cálculo das áreas descritas no Proret, constantes nos terrenos de cada subestação.

 

Índice de Aproveitamento de Terrenos (IAT)

 

“O IAT pode ser definido pela razão entre a área efetivamente utilizada (ou área aproveitável) e a área total do terreno utilizado para a construção de obras e/ou instalação de bens para o serviço público de distribuição de energia elétrica. Devem ser inclusas como áreas de efetiva utilização (ou áreas aproveitáveis) as áreas de segurança, manutenção, circulação, manobra e estacionamento, aplicáveis, em função do tipo, porte e características da edificação ou instalação existente” (resolução n° 640-Proret, 2014, pag.17).

O valor mínimo a ser alcançado é de 80% de área ocupada, em relação à área que consta no registro de imóveis. A Aneel critica valores de concessionárias que tem terrenos com IAT subdimensionados em relação ao tamanho da subestação, pois não está se utilizando para o fim que se destina, conforme cita o Proret, item 13. No caso da Copel, que possui diversas subestações que estão energizadas e em funcionamento, o plano é identificar de forma rápida e adequada qual é o IAT de cada terreno, indicando solução individualizada aos mesmos ou parcela deles. Alertando que terrenos desvinculados da concessão geram passivo relacionado à manutenção dos mesmos até sua venda ou uso para outro fim.

Critérios para aquisição dos terrenos para subestações de acordo com a tensão

A localização geográfica, o centro de carga, o tamanho do terreno, a negociação com proprietários são alguns dos critérios para a escolha dos terrenos das subestações. Existem outros requisitos para a aquisição de novos terrenos, que devem ser considerados:

  • Para subestações convencionais de 138 kV, atendendo a uma carga de 12 MVA, é necessário que os terrenos tenham áreas entre 12.000,00 m² a 15.000,00 m²;
  • Para subestações compactas, que são as que ocupam terrenos menores em centros muito urbanizados, ou abrigadas com tensões não superiores a 138 kV, os terrenos precisam ter entre 3.500,00 a 4.000,00 m²;
  • Os terrenos devem ser de 2.000 a 2.500 m² para as subestações 69 kV isoladas a gás, atendendo a uma carga de pelo menos 12 MVA.

 

Na tecnologia das subestações isoladas a gás, os equipamentos são compactos e podem ser instalados diretamente no local de uso, sem necessidade de qualquer instalação física, visto que os mesmos são blindados e instalados a céu aberto. Outro critério para a aquisição de terrenos para as subestações de 34,5 kV é a largura mínima de 60,00 metros na face que faz frente para a rua. Os circuitos de entrada da energia para a transformação e sua saída, na distribuição, necessitam de um espaço padrão para manobra e acesso de veículos.

Representação e definição dos elementos que constituem o cálculo do IAT

Para fins de especificação dos requisitos de um SIG, uma das etapas mais importantes é a definição das classes (camadas) a serem representadas.

Definição das classes

Na Tabela 2 estão representados os itens para a composição do cálculo do Índice de Aproveitamento de Terrenos. Segue a explicação dos itens da tabela.

Área ocupada:

a) Faixa de segurança das linhas de transmissão: é a faixa que projeta no solo a largura necessária para as linhas de transmissão. Esta faixa é determinada pelo balanço dos cabos devido à ação do vento, pelos efeitos elétricos, pelas dimensões das estruturas e pelo posicionamento dos estais. Essa faixa é necessária para todos os atos de construção, operação, manutenção e inspeção de linhas de transmissão de energia elétrica;

b) Área não edificável: é determinada na legislação municipal, e fica entre o muro e o início da construção;

c) Subestação (SE) e casa de comando: áreas de segurança, manutenção, circulação, manobra e estacionamento.

Área não ocupada:

d) Reserva operacional: pode ser considerada como área aproveitável, para efeito de cálculo, com valor de até 20% multiplicado pela área do terreno, acrescida à área ocupada;

e) Área não útil: área que não está contida nos itens a, b, c e d;

f) Limite documental: representado pela matrícula e é o documento expedido pelo cartório de registro de imóveis, que comprova o histórico e o seu domínio, onde consta a descrição do terreno obtida através de peças técnicas;

g) Limite físico da subestação: área determinada pelo local, onde supostamente existe uma barreira (cerca, muro) e vizinhos confrontantes.

 

 

 


Figura 1 – Mapa do IAT da subestação Tarumã 69 kV

 

 

Tabela 1 – Simbologia do desenho referente à Figura 1

 

 A Tabela 2 demonstra os itens que constam no cálculo do IAT.

 

 

Tabela 2 – Cálculo do índice de aproveitamento de terreno da subestação Dois Vizinhos

 

O cálculo do IAT está descrito no Proret em seu parágrafo 4.2 e no contrato de concessão 46/99 na cláusula sexta, inciso II. Na Figura 2 conta o exemplo de como é feito o cálculo.

 


Figura 2 – Exemplo de cálculo do índice de aproveitamento de terreno.

 

Estudo de caso

Para definir a metodologia da automação, foram escolhidas três subestações que estão em funcionamento na Copel Distribuição S.A.: subestação Dois Vizinhos (138 kV), subestação Colombo (69 kV) e subestação Almirante Tamandaré (138 kV). Após a definição de quais serão os terrenos objeto do estudo, os seguintes passos foram observados:

Cartografia

 

Os produtos cartográficos utilizados no presente estudo foram ortofotos de alta resolução em áreas urbanas, compatíveis com a precisão na escala 1:2.000 Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC-A). Todos os produtos citados estão no Sistema Geodésico Brasileiro, no sistema de projeção Universal Tranverse Mercator (UTM), fuso 22S, Datum horizontal SAD- 69/96, Datum Vertical Imbituba SC.

Obtenção dos dados

As três subestações escolhidas foram devidamente mapeadas, conforme as classes estabelecidas e correspondendo ao cálculo do IAT.

A obtenção dos dados consiste em digitalizar os polígonos correspondentes em cada uma das feições (usando as ortofotos para orientação), que são: os polígonos da faixa de segurança, recuo, área da subestação com casa comando, conforme Figura 3. Também são utilizados os dados do limite físico e documental, que foram obtidos através de levantamentos topográficos georreferenciados dos imóveis. Além do levantamento em campo, os documentos pertinentes a propriedade, como escritura, posse, memoriais descritivos, que são utilizados como apoio para a restituição da poligonal do terreno, quando necessário.

 

 


Figura 3 – Demonstrativo do desenho dos polígonos.

 

Ao fazer isso, o próprio ArcGIS vai mantendo e atualizando a coluna SHAPE_Area.

Desenvolvimento do aplicativo utilizando o Python

No caso da Copel Distribuição, analisando o grande número de terrenos para avaliar, tornou-se complexo processar os dados das áreas de cada subestação manualmente, então, automatizou-se a coleta das informações contidas nos polígonos com o programa Python 2.7.8 Shell, que está inserido no ArcGIS desde a versão 9.0.

O processo consiste em analisar os polígonos, captando a área que será inserida no cálculo, que contabiliza as feições gráficas poligonais da (SE_COM_CASA_COMANDO), (SE_RECUO), e (FAIXA_SEGURANCA), com isso basta apenas disponibilizar uma tabela com as áreas separadas, pois, a análise é automática. Essa análise consiste em captar as três áreas, sendo que todos os polígonos devem estar inseridos na área documental. Esses três polígonos são somados e o cálculo é o valor da área documental, dividido pela área dos polígonos. Esse valor deve ser multiplicado por 100 e ainda somado ao percentual de 20% da área documental.

Resultados da automação

Com os dados dos polígonos, contendo as informações na mesma escala, com os mesmos atributos, mesmo sistema de coordenadas e mesma projeção cartográfica, será executado o aplicativo que vai calcular de maneira automática o IAT das subestações. O resultado é semelhante ao mostrado abaixo, na Tabela 3.

 

Tabela 3 – Demonstrativo do script resultante da análise através do Python

 

 Extraindo os valores da Tabela 3, na coluna Ind Aproveitamento (IAT):

  • Para a subestação Dois Vizinhos: valor do IAT: 0.7767 * 100: 77,67%;
  • Para a subestação Colombo: valor do IAT: 0,8470 * 100: 84,70%;
  • Para a subestação Almirante Tamandaré: valor do IAT: 0.4049 * 100: 40,49%;

Com base nos resultados das três subestações, duas delas: Dois Vizinhos e Almirante Tamandaré são as subestações que necessitam de uma intervenção para melhorar o IAT, utilizando as áreas que não estão ocupadas para uso de outros fins ou para alienação.

Conclusão

Com base nos resultados obtidos nas três subestações escolhidas para o projeto piloto, chegaram-se a valores para a tomada de decisão. Mesmo com uma pequena amostra, pode-se observar o cálculo do índice, em que duas das três subestações não estavam atendendo às normas da Aneel. Então, através desses valores, delineou-se um plano de ação visando melhoria no processo de compra de terrenos e também para melhor aproveitamento do IAT das subestações em funcionamento.

Constatou-se quais são as subestações existentes que necessitam de correção da área para adequar-se aos fatores determinados pela legislação da Aneel. A solução desenvolvida no plano de ação mostrou-se eficaz e útil para agilizar o processo de triagem dos terrenos com índices abaixo de 80%. Sabendo quais são os terrenos, a área excedente pode ser vendida e a verba pode ser revertida à própria concessão.

A escolha e as dimensões de novos terrenos dependerão de uma análise espacial, com o apoio de dados cartográficos existentes, em conjunto com os levantamentos de campo.

Como sugestão para o aperfeiçoamento do processo, sugere-se acrescentar o preço por metro quadrado de terreno, de acordo com a região onde está localizado, variável que pode ser usada para compra e venda. Esse item é executável desde que se mantenham esses valores atualizados.

 


 

Referências

 


 

*Angela Gomes da Rocha é técnica em Edificações e em Segurança no Trabalho e tecnóloga em Concreto. Atualmente, é técnico em Geoprocessamento na Cople Distribuição S.A.


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