A escolha da configuração de uma subestação de média tensão está entre as decisões mais importantes de um projeto elétrico. Em determinadas situações, uma solução em poste pode representar um investimento inicial significativamente menor. Em outras, uma subestação abrigada ou compacta pode oferecer maior flexibilidade, segurança e capacidade de expansão.

Mas existe uma pergunta mais importante do que “qual é mais barata?”:

Qual configuração atende melhor às características atuais e futuras da instalação?

A resposta depende de diversos fatores: demanda de energia, potência dos transformadores, tensão de fornecimento, características da rede da concessionária, espaço disponível, condições ambientais, requisitos de proteção, segurança e previsão de expansão.

Além disso, os padrões de atendimento variam entre as concessionárias. Por isso, a escolha deve ser feita com base nas normas técnicas aplicáveis e nas condições específicas do ponto de conexão.

Neste artigo, você entenderá as principais diferenças entre subestações aéreas e abrigadas, quando cada solução faz sentido e quais fatores devem ser analisados antes da definição do projeto.

O que é uma subestação de média tensão?

Uma subestação é responsável, entre outras funções, por receber a energia elétrica em média tensão e realizar sua transformação para um nível adequado às instalações da unidade consumidora.

Em uma instalação industrial ou comercial, por exemplo, a concessionária pode fornecer energia em média tensão, enquanto os equipamentos internos operam em baixa tensão.

A subestação reúne equipamentos destinados à transformação, proteção, medição e manobra, cuja configuração depende das características da instalação e dos requisitos da concessionária.

Entre os principais componentes podem estar:

• Transformador de potência;
• Chaves de manobra;
• Chaves fusíveis;
• Disjuntores de média tensão;
• Para-raios;
• Transformadores de corrente (TCs);
• Transformadores de potencial (TPs);
• Relés de proteção;
• Barramentos;
• Sistema de aterramento;
• Equipamentos de medição e supervisão.

A configuração desses equipamentos não é necessariamente a mesma em todas as instalações.

Subestação aérea: como funciona?

A subestação aérea, também conhecida como subestação em poste, é instalada externamente, normalmente sobre estruturas de concreto.

Nesse tipo de solução, o transformador e determinados equipamentos de média tensão ficam expostos às condições ambientais, seguindo a configuração estabelecida pela concessionária e pelo projeto.

Principais características

Menor investimento inicial

Em muitas aplicações, a estrutura em poste exige menos obras civis e uma quantidade menor de equipamentos de média tensão, resultando em um custo inicial mais baixo.

Ocupação reduzida

Como grande parte dos equipamentos fica instalada em altura, a necessidade de área construída é pequena.

Ventilação natural

O transformador instalado externamente possui ampla circulação de ar, sem necessidade de sistemas especiais de climatização.

Maior exposição ambiental

Por outro lado, os equipamentos ficam sujeitos diretamente a chuva, vento, radiação solar, poeira, umidade, poluição e descargas atmosféricas.

Importante: o limite de potência não é universal

Não existe uma regra única no Brasil determinando que toda subestação aérea deve ser limitada a uma determinada potência.

Os limites dependem da concessionária, tensão de fornecimento, configuração da rede e padrão de atendimento.

Na área de concessão da Enel Ceará, por exemplo, existem padrões específicos para subestações externas em poste, incluindo condições de atendimento com potência total instalada de até 300 kVA em determinadas situações.

Por isso, o projetista deve sempre consultar a norma da concessionária responsável pelo atendimento da unidade consumidora.

Subestação abrigada: como funciona?

Na subestação abrigada, os equipamentos são instalados em uma área técnica protegida, que pode ser construída em alvenaria ou utilizar conjuntos metálicos blindados e soluções compactas.

Dependendo da aplicação, podem ser utilizados transformadores a óleo ou a seco, além de diferentes configurações de proteção e manobra.

Principais características

Maior controle de acesso

A área técnica pode possuir portas, barreiras, sinalização, compartimentação e outros recursos destinados a reduzir o acesso não autorizado e o contato acidental com partes energizadas.

Maior proteção contra o ambiente externo

Os equipamentos ficam protegidos da exposição direta à chuva, vento e radiação solar. Isso, entretanto, não significa que os equipamentos estejam completamente livres de umidade, poeira ou problemas ambientais.

Por isso, a ventilação, drenagem e características construtivas da instalação precisam ser corretamente dimensionadas.

Maior flexibilidade

Uma instalação abrigada pode facilitar a utilização de disjuntores, relés de proteção, barramentos, sistemas de medição, automação e múltiplos transformadores, conforme os requisitos do projeto.

Maior necessidade de espaço e infraestrutura civil

Em comparação com uma solução em poste, normalmente existe uma necessidade maior de área técnica, construção civil, ventilação, iluminação, acesso e sistemas de segurança.

Subestação aérea x. abrigada: quais são as principais diferenças?

A comparação não deve ser feita apenas pelo preço do transformador. É necessário considerar toda a infraestrutura necessária para colocar a subestação em operação.

Nenhuma das duas soluções é universalmente melhor. A escolha depende das características específicas do empreendimento.

5 fatores que devem ser analisados antes da escolha

1. Demanda e potência da instalação

O primeiro passo é determinar quanto de energia a instalação realmente necessita.

Não basta somar a potência nominal de todos os equipamentos. É necessário avaliar a carga instalada, fatores de demanda, simultaneidade, regime de funcionamento e características das cargas.

Uma empresa com demanda relativamente pequena pode ser atendida de forma simples, enquanto uma indústria com motores, fornos, compressores e outras cargas de elevada potência pode exigir uma arquitetura mais complexa.

Além disso, a análise deve considerar possíveis ampliações futuras.

2. Padrão da concessionária

Esse é um dos fatores mais importantes.

A concessionária define requisitos relacionados ao atendimento em média tensão, como:

• tensão de fornecimento;
• tipo de conexão;
• configuração da entrada;
• medição;
• proteção;
• equipamentos homologados;
• limites de potência;
• características da rede;
• padrões construtivos.

Portanto, não é correto escolher primeiro a subestação e consultar a concessionária depois.

O projeto deve partir das condições do ponto de conexão e das normas aplicáveis.

3. Características do ambiente

O ambiente onde a subestação será instalada influencia diretamente a solução.

Instalações próximas ao litoral, por exemplo, podem estar sujeitas à maresia e à atmosfera corrosiva.

Em indústrias, também podem existir:

• poeira;
• partículas metálicas;
• produtos químicos;
• umidade;
• gases corrosivos;
• altas temperaturas;
• resíduos de processos industriais.

Em ambientes com contaminantes, o acúmulo de partículas sobre isoladores e componentes de média tensão pode reduzir o desempenho do isolamento superficial e aumentar o risco de falhas.

Nessas situações, é necessário avaliar não apenas o tipo de subestação, mas também o grau de proteção dos equipamentos, materiais utilizados, ventilação e plano de manutenção.

4. Necessidade de expansão

Um erro comum é dimensionar a subestação considerando apenas o consumo atual.

Imagine uma empresa que atualmente possui demanda de 180 kVA, mas pretende instalar novas máquinas que elevarão significativamente o consumo nos próximos anos.

Uma solução dimensionada exatamente no limite atual pode gerar dificuldades futuras.

Dependendo da configuração existente e dos requisitos da concessionária, uma expansão pode exigir:

• substituição do transformador;
• adequação da proteção;
• alteração da medição;
• reforço da estrutura;
• novos equipamentos de média tensão;
• ampliação da área técnica;
• ou até mudança da configuração da subestação.

Por isso, o planejamento da expansão deve fazer parte do projeto desde o início.

5. Continuidade e confiabilidade do fornecimento

Quando uma interrupção representa grande prejuízo financeiro, a confiabilidade da instalação passa a ter um peso maior na decisão.

Porém, é importante evitar uma simplificação:

subestação abrigada não significa automaticamente maior confiabilidade.

A continuidade do fornecimento depende de todo o sistema elétrico, incluindo:

• arquitetura de alimentação;
• proteção;
• seletividade;
• coordenação dos dispositivos;
• qualidade dos equipamentos;
• manutenção;
• aterramento;
• redundância;
• possibilidade de transferência;
• configuração dos transformadores.

Uma subestação deve ser analisada como parte de um sistema, e não como um equipamento isolado.

Os 3 erros mais comuns na escolha

Erro 1: escolher apenas pelo menor preço

Uma solução mais barata inicialmente pode não ser a mais econômica durante toda a vida útil da instalação.

O custo total deve considerar:

• aquisição;
• instalação;
• obras civis;
• manutenção;
• inspeções;
• substituição de componentes;
• expansão;
• eventuais adequações;
• indisponibilidade da instalação.

Por isso, a decisão deve considerar o Custo Total de Propriedade (TCO), e não apenas o CAPEX.

Erro 2: ignorar o ambiente

Instalar equipamentos expostos em um ambiente altamente agressivo sem considerar seus efeitos pode aumentar a necessidade de manutenção e reduzir a vida útil dos componentes.

A análise ambiental deve fazer parte do projeto desde o início.

Erro 3: não considerar o crescimento da empresa

Uma subestação adequada para a carga atual pode se tornar insuficiente alguns anos depois.

Antes de definir a solução, é importante perguntar:

A empresa pretende instalar novas máquinas?

A produção deve aumentar?

Novos carregadores de veículos elétricos serão instalados?

Existe previsão de ampliação da edificação?

A demanda poderá crescer significativamente?

Essas respostas podem alterar completamente a solução mais adequada.

Quando a subestação aérea pode fazer sentido?

A solução em poste pode ser interessante quando:

• a potência e a configuração de atendimento estão dentro dos limites estabelecidos pela concessionária;
• existe rede aérea disponível;
• o ambiente não apresenta condições excessivamente agressivas;
• o espaço para construção civil é limitado;
• não existe necessidade de uma grande quantidade de equipamentos de média tensão;
• a expansão futura é pequena ou previsível;
• o menor investimento inicial é um fator importante.

É uma solução particularmente interessante em determinados estabelecimentos comerciais, propriedades rurais, pequenas indústrias e instalações com demanda compatível com o padrão de atendimento disponível.

Quando a subestação abrigada pode fazer mais sentido?

A solução abrigada ou compacta pode ser mais adequada quando:

• a demanda exige uma configuração mais robusta;
• a concessionária determina esse tipo de atendimento;
• existe necessidade de maior quantidade de equipamentos de média tensão;
• há necessidade de proteção e manobra mais sofisticadas;
• existe previsão de expansão significativa;
• o ambiente externo apresenta condições agressivas;
• a instalação exige maior controle de acesso;
• existe necessidade de integração com sistemas de proteção, automação ou supervisão;
• a arquitetura da rede exige uma solução subterrânea ou compacta.

Em grandes instalações industriais e comerciais, a possibilidade de organizar os equipamentos em uma área técnica também pode facilitar futuras ampliações e intervenções de manutenção.

Exemplo prático: duas empresas, duas soluções

Considere duas empresas fictícias.

Empresa A

• Demanda estimada: 180 kVA;
• Rede aérea disponível;
• Ambiente com baixa agressividade;
• Pequena possibilidade de expansão;
• Espaço limitado;
• Sem necessidade de sistemas complexos de proteção e manobra.

Nesse cenário, uma subestação em poste pode apresentar excelente relação entre investimento e necessidade técnica, desde que seja compatível com o padrão da concessionária.

Empresa B

• Demanda estimada: 800 kVA;
• Processo industrial contínuo;
• Previsão de expansão;
• Necessidade de maior controle de acesso;
• Diversos equipamentos de média tensão;
• Necessidade de proteção e manobra mais sofisticadas.

Nesse caso, uma subestação abrigada ou compacta tende a oferecer maior flexibilidade para atender às características da instalação, desde que essa configuração seja compatível com o atendimento da concessionária.

O importante é perceber que não existe uma solução melhor em termos absolutos. Existe uma solução mais adequada para cada projeto.

O custo não deve ser analisado apenas pelo orçamento inicial

Uma subestação aérea pode apresentar menor CAPEX, enquanto uma solução abrigada pode exigir maior investimento em:

• estrutura;
• cubículos;
• equipamentos de proteção;
• obras civis;
• ventilação;
• aterramento;
• portas e acessos;
• infraestrutura elétrica.

Por outro lado, uma solução mais robusta pode proporcionar maior flexibilidade para futuras ampliações e adequações.

Da mesma forma, uma solução inicialmente mais barata pode se tornar mais cara caso precise ser modificada posteriormente.

Por isso, a comparação deve considerar o custo ao longo da vida útil da instalação.

Antes de escolher, faça estas perguntas

Qual é a demanda atual da instalação?

Qual é a potência instalada?

Qual é a tensão de fornecimento?

Qual é o padrão da concessionária para o local?

Existe rede aérea ou subterrânea disponível?

Qual é o nível de curto-circuito no ponto de conexão?

Quais equipamentos de proteção serão necessários?

O ambiente apresenta poeira, maresia, produtos químicos ou umidade elevada?

Existe espaço disponível para uma área técnica?

Existe previsão de expansão?

A continuidade do fornecimento é crítica?

Como será realizada a manutenção?

A solução atende às normas técnicas aplicáveis?

O projeto considera as condições futuras da instalação?

Quanto mais dessas perguntas forem respondidas antes da escolha, menor será a probabilidade de uma decisão baseada apenas no preço inicial.

A melhor subestação é aquela adequada ao projeto

A escolha entre uma subestação aérea e uma subestação abrigada não deve ser baseada exclusivamente no menor orçamento.

A solução adequada depende da combinação entre demanda, potência, tensão, características da rede, requisitos da concessionária, ambiente, segurança, manutenção e expansão futura.

Para determinadas instalações de menor porte e condições favoráveis, a subestação em poste pode oferecer excelente custo-benefício.

Para instalações de maior porte, ambientes agressivos ou empreendimentos que exigem maior flexibilidade de proteção, manobra e expansão, uma solução abrigada ou compacta pode ser mais apropriada.

O ponto fundamental é que o tipo de subestação deve ser consequência da análise de engenharia, e não o ponto de partida do projeto.

Além disso, os requisitos podem variar conforme a concessionária e a configuração do atendimento. Por isso, a análise das normas técnicas aplicáveis e das condições do ponto de conexão deve ocorrer antes da definição da solução.

Precisa definir a melhor configuração para sua subestação?

Uma análise adequada deve considerar a demanda atual e futura, características da instalação, requisitos da concessionária, equipamentos necessários, condições do local e possibilidades de expansão.

Um projeto bem dimensionado não busca apenas a menor instalação possível. Busca a solução tecnicamente adequada, segura e economicamente sustentável ao longo de sua vida útil.