REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202602271438

Emily Luana Vieira da Silva¹
Rafael Paraguassú Marcelino Pereira da Silva²
Ligia Silvéria Vieira da Silva³
Raian Sander Freitas da Silva⁴
José Diogo Forte de Oliveira Luna⁵

Resumo

O acúmulo de poeira em painéis fotovoltaicos representa um desafio para a eficiência energética em sistemas de geração solar, especialmente em períodos de estiagem. A determinação do intervalo de limpeza ideal é um problema de otimização econômica que equilibra os custos de manutenção com a receita perdida pela subgeração. Enquanto os trabalhos existentes na literatura fundamentam-se em modelos empíricos baseados em dados, este trabalho utiliza o modelo fenomenológico de Dahham et al. (2023), que descreve a dinâmica da cobertura de poeira a partir de um balanço de forças físicas. O objetivo principal é propor uma solução analítica aproximada para o cálculo do período ótimo de limpeza, eliminando a necessidade de métodos numéricos iterativos. Através de uma simplificação matemática fundamentada no regime de acúmulo inicial, desenvolveu-se uma formulação direta que depende de variáveis meteorológicas e parâmetros de custo. Os resultados para o estudo de caso simulado demonstram que a solução analítica proposta apresenta uma precisão adequada, com um desvio de apenas 0,13% em relação ao ótimo global obtido numericamente. Conclui-se que o método oferece uma diretriz prática e fisicamente embasada para a operação de sistemas fotovoltaicos, sendo particularmente útil para o planejamento preventivo em climas com períodos secos definidos.

Palavras-chave: Energia solar fotovoltaica. Sujidade. Otimização.

Abstract

Dust deposition on photovoltaic panels represents a challenge for energy efficiency in solar generation systems, particularly during dry seasons. Determining the optimal cleaning interval is an economic optimization problem that balances maintenance costs against the revenue lost due to undergeneration. While existing literature is primarily based on data-driven empirical models, this work employs the phenomenological model by Dahham et al. (2023), which describes dust coverage dynamics through a physical force balance. The objective is to propose an approximate analytical solution for calculating the optimal cleaning period, eliminating the need for iterative numerical methods. Through a mathematical simplification grounded in the initial accumulation regime, a direct formulation was developed, depending on meteorological variables and cost parameters. Results for the simulated case study demonstrate that the proposed analytical solution exhibits acceptable accuracy, with a deviation of only 0.13% compared to the numerically obtained global optimum. It is concluded that the method offers a practical and physically-based guideline for the operation of photovoltaic systems, being particularly useful for preventive planning in climates with defined dry periods.

Keywords: Solar photovoltaic energy. Soiling. Optimization.

1 INTRODUÇÃO

A expansão da matriz fotovoltaica global trouxe consigo o desafio de manter a eficiência operacional diante de variáveis ambientais adversas. Entre essas variáveis, o acúmulo de poeira e partículas sobre a superfície dos módulos, descrito como sujidade, destaca-se como um dos principais fatores de perda de rendimento (KALDELLIS; KAPSALI, 2011). A deposição de partículas cria uma barreira que reduz a transmitância do vidro, podendo degradar a performance do sistema em taxas severas durante períodos sem precipitação (GUO et al., 2015; SAYYAH; HORENSTEIN; MAZUMDER, 2014).

A mitigação dessas perdas ocorre majoritariamente por meio de intervenções de limpeza. No entanto, a definição da periodicidade dessas ações impõe um dilema econômico: se a frequência de limpeza for excessivamente alta, os custos operacionais de mão de obra e água superam o ganho marginal de energia; por outro lado, uma frequência muito baixa resulta em desperdício de receita devido à subgeração dos painéis (JONES et al., 2016; SHAH et al., 2020). Autores como Mohamed et al. (2020) e Micheli et al. (2020) ressaltam que a otimização desse intervalo é fundamental para a viabilidade financeira de usinas de larga escala.

Grande parte da literatura atual fundamenta suas estratégias de manutenção em modelos baseados em dados ou curvas empíricas (NAEEM; TAMIZHMANI, 2014; YAZDANI; YAGHOUBI, 2022). Embora eficazes, esses modelos carecem de generalização física, pois dependem de medições experimentais prévias para cada cenário. Em contrapartida, o trabalho de Dahham et al. (2023) introduziu um modelo fenomenológico que descreve a evolução da cobertura de poeira a partir de um balanço dinâmico de forças (gravidade, arraste aerodinâmico e forças de adesão). Apesar de sua precisão, a natureza não linear das equações resultantes tipicamente exige o uso de métodos numéricos computacionalmente intensivos para a determinação do ponto ótimo de limpeza.

O objetivo deste trabalho é encontrar uma solução analítica aproximada para o problema do período ótimo de limpeza dos painéis solares durante o período de estiagem, baseando-se no modelo dinâmico de Dahham et al. (2023). A principal contribuição reside em dispensar o uso de algoritmos numéricos iterativos por meio de uma simplificação matemática fundamentada em pressupostos razoáveis, permitindo que operadores e projetistas estimem o intervalo de manutenção ideal de forma direta e rápida, mantendo a fundamentação física do fenômeno.

Este artigo está organizado da seguinte forma: a Seção 2 apresenta a fundamentação teórica e a modelagem de acúmulo de poeira; a Seção 3 descreve o desenvolvimento da solução analítica proposta e as aproximações utilizadas; a Seção 4 apresenta os resultados obtidos e a validação frente a modelos numéricos; e, por fim, a Seção 5 apresenta as conclusões e sugestões para trabalhos futuros.

2 REVISÃO DA LITERATURA E FUNDAMENTAÇÃO TÉORICA

O impacto da sujidade na eficiência de sistemas fotovoltaicos tem sido objeto de investigação, evoluindo de observações experimentais para modelagens físicas e econômicas. No início da década passada, trabalhos como o de Kaldellis e Kapsali (2011) consolidaram a compreensão experimental das perdas energéticas, quantificando como diferentes tipos de partículas reduzem a transmitância óptica dos módulos. Essa base experimental permitiu o surgimento de modelos de simulação, como o proposto por Guo et al. (2015), que correlacionou dados meteorológicos de longo prazo no Qatar com a degradação sistemática da performance. Sayyah, Horenstein e Mazumder (2014) oferecem uma base teórica sobre as perdas de rendimento energético, enfatizando que a deposição de poeira em sistemas de painéis fixos exige estratégias de mitigação baseadas no custo-benefício local.

Alguns trabalhos abordam o problema utilizando modelos fenomenológicos ao invés de modelos experimentais. Lu e Hajimirza (2017) introduziram modelagens focadas na força da gravidade como agente de autolimpeza, otimizando ângulos de rastreamento solar para favorecer a queda natural da poeira. Essa abordagem mecânica foi aprimorada por Dahham et al. (2023), que detalharam o balanço de forças microscópicas e macroscópicas, incluindo forças de Van der Waals, eletrostáticas e de arrasto aerodinâmico, para prever a fração de cobertura de poeira sob a influência do vento e da inclinação.

Estudos recentes também exploraram as propriedades ópticas e espectrais da camada de poeira. Konyu et al. (2020) demonstraram que a sujeira não obstrui a luz de forma uniforme, causando uma atenuação seletiva que impacta diferentemente as tecnologias de células solares conforme o espectro de absorção. Complementando a análise técnica, Kazem et al. (2020) forneceram uma revisão crítica sobre os métodos de limpeza disponíveis, contrastando a eficácia de sistemas manuais frente a soluções automatizadas e eletrostáticas. No âmbito do controle automático, Hamid et al. (2021) discutiram como a variação da carga e do sombreamento parcial induzido pela poeira exige técnicas avançadas de controle de tensão para manter a estabilidade do sistema.

A necessidade de gerenciar essas perdas sob uma ótica financeira levou ao desenvolvimento de modelos de otimização de manutenção. Nesse contexto, o trabalho de Jones et al. (2016) destaca-se ao propor um modelo econômico-matemático para determinar o cronograma de limpeza ideal. Ao analisar plantas na Arábia Saudita, os autores demonstraram que o intervalo de limpeza ótimo é aquele que minimiza a soma do custo do serviço de limpeza com o custo de oportunidade da energia não gerada, utilizando um modelo exponencial para a evolução da degradação. Paralelamente, Al-Waeli et al. (2017) expandiram essa visão ao revisar como o acúmulo de poeira interage com o gerenciamento térmico dos painéis, influenciando não apenas a geração imediata, mas a vida útil dos sistemas solares.

Na literatura recente, diversos autores têm explorado essa otimização da frequência de limpeza sob diferentes prismas climáticos e tecnológicos. Por exemplo, em ambientes de clima árido e desértico, Shah et al. (2020) demonstraram que a frequência de limpeza impacta drasticamente as perdas de potência, sugerindo que intervalos otimizados são cruciais para a viabilidade econômica de plantas nos Emirados Árabes Unidos. Complementarmente, Mohamed et al. (2020) aplicaram algoritmos de otimização para identificar o ponto exato onde o acúmulo de poeira torna a intervenção de limpeza financeiramente imperativa, reforçando a natureza dinâmica dessa decisão, utilizando modelos baseados em dados e testando descrições baseadas em equações polinomiais e exponenciais.

A complexidade desta otimização é ampliada quando se considera a degradação natural dos módulos. Micheli et al. (2020) introduziram uma análise que integra os padrões de taxa de degradação ao cálculo da frequência de limpeza, argumentando que a eficácia da manutenção diminui ao longo do tempo devido ao envelhecimento do hardware. No âmbito regional, Yazdani e Yaghoubi (2022) utilizaram uma abordagem combinada experimental-numérica em ambiente semiárido para refinar a precisão das previsões de perda de potência , enquanto Naeem e TamizhMani (2014) concluíram que, em certas condições de inclinação no Arizona, a limpeza frequente pode não ser economicamente justificável devido à baixa taxa de deposição diária e aos custos operacionais. Mais recentemente, Kaiss e Hassan (2024) avançaram na generalização desses modelos através de análises numéricas que incorporam condições meteorológicas variáveis para maximizar o ganho de potência líquido.

Diferente do modelo fenomenológico visto em Lu e Hajimirza (2017) e Dahham et al. (2023), que se baseia na descrição de fenômenos mecânicos para prever a evolução da sujidade a partir de princípios fundamentais, a maioria dos trabalhos citados, como os de Jones et al. (2016), Yazdani e Yaghoubi (2022) e Naeem e TamizhMani (2014), utiliza modelos baseados em dados ou empíricos. Nesses casos, a taxa de acúmulo é extraída de observações experimentais e ajustada a curvas (frequentemente lineares ou exponenciais simples) para alimentar a lógica de otimização de custos.

2.1 Modelagem do acúmulo de poeira

A modelagem do acúmulo de poeira em painéis fotovoltaicos, adotada aqui, foi proposta por Dahham et al. (2023) e baseia-se na análise de partículas de poeira em uma superfície inclinada. O modelo assume que a poeira se acumula em forma de monocamada, uma vez que a instabilidade das camadas superiores impede a formação de multicamadas estáveis. A adesão inicial e a permanência das partículas são governadas por um balanço entre forças macroscópicas (gravidade e vento) e forças microscópicas de interação superfície-partícula (Van der Waals e eletrostática).

Inicialmente, considera-se uma partícula em repouso sobre o painel com um ângulo de inclinação . A força da gravidade (mg) é decomposta em dois componentes fundamentais: a força de deslizamento Fs, paralela à superfície, que atua no sentido de remover a partícula por gravidade; e a força ortogonal, que atua no sentido de aderir a partícula ao painel. Somam-se a este componente ortogonal as forças de Van der Waals Fv e eletrostáticas Fe, resultando na força de retenção FR, conforme ilustrado na Figura 1.

Figura 1: Partícula de poeira em um painel fotovoltaico inclinado sob ação da força da gravidade. 

O autor também considera os efeitos do vento, que causa que as partículas fiquem sujeitas a forças de arrasto Fd e sustentação Fl, que dependem da velocidade de fricção da superfície vsCww, onde w é a velocidade do vento e Cw é um coeficiente de transferência de momento. O modelo de Dahham et al. (2023) estabelece ainda que a remoção ou deposição depende do diâmetro da partícula d: partículas grandes tendem a deslizar, enquanto partículas finas podem entrar em suspensão devido à força de sustentação.

A integração de todas as influências resulta em expressões para as forças resultantes paralela e ortogonal à superfície do painel. A força de deslizamento, responsável pela remoção, é definida pela Equação (1):

onde k_l e k_d são os coeficientes de sustentação e arrasto, respectivamente. Simultaneamente, a força de retenção, que mantém a poeira aderida, é descrita pela Equação (2), incluindo as interações eletrostáticas detalhadas:

Nesta formulação, as forças de Van der Waals são modeladas em função da constante de Lifshitz hw e da distância média entre a partícula e a superfície z0. O balanço entre FS e FR determina a taxa de variação temporal da fração de cobertura de poeira , permitindo a estimativa da degradação de performance do sistema ao longo do tempo, a qual será utilizada na próxima seção.

3 METODOLOGIA 

Considere a dinâmica da fração de superfície coberta por poeira (Dahham, 2023):

onde é a fração de cobertura. FR e FS são assumidos constantes, implicando o uso de  A solução para ε(t) partindo de um painel limpo 0=0 e considerando que a força de retenção e de escorregamento sejam constantes, é:

de modo que em regime permanente, a fração de cobertura é dada por 0=FR/(FR+Fs). 

Assumindo uma cobertura uniforme no sistema fotovoltaico, a potência gerada em um dado instante é:

onde P é a potência, 0 é a eficiência elétrica do módulo, é um coeficiente de degradação ligado ao índice de transmissão da camada de poeira, A é a área do sistema fotovoltaico e I a irradiância. A perda de potência em relação a um painel perfeitamente limpo pode ser dada por:

Por sua vez, a energia pedida no intervalo T entre duas limpezas pode ser computada integrando a equação 6:

Como o intervalo entre limpezas usualmente está na escala de dias, a irradiância é substituída pela irradiância média diária I. Adicionalmente, considerando que o intervalo entre limpeza seja pequeno o suficiente para manter a fração de cobertura pequena (ε≈0), a equação (3) é dominada pela força de retenção, conforme ilustrado na Figura 2:

de modo que a evolução da fração de cobertura pode ser aproximada por uma resposta de um integrador de primeira ordem:

Figura 2: Comparação entre a solução exata e a aproximada da equação diferencial, ilustrando sua validade para valores pequenos de cobertura de poeira. 

Assim, a equação (7) se torna:

O custo total Ct de operação do sistema no período T será dado pelo custo da limpeza Cc no início do período somada com o custo de energia não gerada pelo sistema solar por conta da sujidade acumulada nos painéis que terá de ser suprida por energia comprada da distribuidora:

onde Cr é o custo de compra de energia da concessionária, aqui assumido como uma tarifa constante. O custo por unidade de tempo J(T) pode ser calculado, então:

Para encontrar o período T que minimiza o custo de operação, deriva-se J igualando a zero:

isolando o período ao quadrado e extraindo a raiz de ambos os lados:

Sendo T* o período ótimo de limpeza, o qual, notadamente, é inversamente proporcional à raiz quadrada da força de retenção, portanto, a medida em quem FR aumenta, o período diminui, exigindo limpezas mais frequentes.

É importante notar que, embora a solução analítica proposta ofereça agilidade e baixo custo computacional para a gestão de manutenção, sua validade é restrita ao regime de acúmulo inicial com frações de cobertura reduzidas, onde a aproximação linear é representativa da dinâmica fenomenológica. Além disso, diferente de abordagens baseadas em dados que integram sazonalidade e autolimpeza por chuva via regressões empíricas, este modelo foca exclusivamente na deposição seca e simplifica variáveis meteorológicas estocásticas por meio de médias diárias. 

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Tabela 1 – Parâmetros utilizados para o exemplo numérico e simulações, baseados nos valores adotados em Dahham et al. (2023).

Aplicando a Equação (14) para este caso, obtém-se um período ótimo de limpeza T*= 126 dias. O sistema pode ser simulado numericamente com esta política de limpeza, resolvendo a equação diferencial com integração numérica. Adotou-se um passo de integração de 600 segundos num período de 365 dias. Para o cenário de simulação, adotou-se um perfil ideal de irradiância, sem a interferência de nuvens ou sombreamento sobre o sistema fotovoltaico. O resultado pode ser visto na Figura 3, onde a fração de cobertura de poeira do módulo cresce até o momento da limpeza. Nota-se, também, a degradação a potência gerada por conta da sujidade acumulada, no dia anterior a limpeza, a fração de cobertura atinge 18,53% e o sistema gera 48,06 kWp, contra os 50,0 kWp que seriam esperados para o sistema limpo.

Figura 3: Topo: curva da evolução da cobertura de poeira no sistema ao longo do ano. Baixo: geração diária de energia do sistema comparada com o valor a ser gerado pelo sistema limpo. 

Para avaliar o grau de conservadorismo associado à aproximação adotada na solução analítica proposta, realizou-se um método numérico para encontrar, por busca, o mínimo global, que indica uma limpeza periódica a cada 137 dias, um período mais longo que os 126 calculados com o uso da aproximação. Na Figura 4, apresenta-se o custo médio anual médio, considerando o custo de limpeza mais a energia comprada para suprir a geração perdida, considerando um cenário simulado de 10 anos, comparando, além das duas políticas mencionadas, o custo de limpeza com periodicidade de 30, 45, 60, 90, 150, 180 e 250 dias. Neste cenário, a limpeza com periodicidade de 126 dias, calculada utilizando a aproximação, resulta em um custo médio anual de 7626,67 u.m., enquanto a condução da limpeza a cada 137 dias resulta num custo médio anual de 7616,70 u.m., uma diferença de 9,97 u.m., que percentualmente representa uma custo de apenas 0,13% subótimo.

Figura 4: Custo médio anual para diferentes políticas de limpeza.

O período mais curto, obtido pela aproximação, é justificado pelo modelo simplificado assumir um crescimento da fração de cobertura de poeira com uma velocidade constante ao longo do intervalo de tempo, enquanto a solução exata mostra uma desaceleração a medida que a superfície vai sendo saturada, até alcançar o equilíbrio em ε=0, conforme ilustrado anteriormente na Figura 2. Isto faz com que a solução aproximada proposta seja mais conservadora, indicando uma frequência maior do que a frequência ótima. Todavia, o resultado ilustrativo mostrou que, mesmo para um cenário onde o período é superior a quatro meses, afastando-se do pressuposto de uma baixa cobertura de sujidade no sistema, a estratégia proposta encontrou uma solução com um erro de apenas 7,72% do ótimo obtido numericamente.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Este trabalho apresentou uma solução analítica aproximada para a determinação do período ótimo de limpeza de painéis fotovoltaicos, fundamentada no modelo dinâmico e fenomenológico de Dahham et al. (2023). O objetivo de fornecer uma alternativa aos métodos numéricos computacionalmente intensivos foi atingido, demonstrando que é possível obter estimativas de manutenção precisas por meio de uma formulação simplificada, equilibrando o custo de limpeza e perdas por subgeração. A aplicabilidade do método foi corroborada pelos resultados do exemplo numérico, onde a solução aproximada apresentou um desvio de apenas 0,13% em relação ao ótimo global, mesmo para um intervalo de limpeza superior a quatro meses. Tal resultado, embora anedótico, reforça o valor prático da ferramenta.

Contudo, o estudo apresenta limitações que delimitam seu escopo de aplicação. A formulação proposta assume uma cobertura de poeira uniforme em todo o sistema e ignora os efeitos espectrais da sujeira nos diferentes comprimentos de onda. Embora a restrição da uniformidade possa ser contornada pela adoção de valores médios ou pela segmentação do sistema em diferentes regiões, a ausência do efeito de precipitação restringe o uso do modelo analítico ao período de estiagem. No contexto de climas com efeitos marcantes de precipitação, o modelo não contempla a lavagem natural nem a incrustação de lama decorrente das chuvas, fenômenos que alteram a dinâmica da sujidade.

Deste modo, as contribuições teóricas e práticas aqui estabelecidas servem como base para trabalhos futuros, nos quais se pode abordar a inclusão do efeito da chuva no modelo dinâmico. A integração de parâmetros de precipitação permitirá a evolução para uma formulação híbrida, capaz de cobrir tanto os períodos secos quanto os chuvosos, garantindo uma ferramenta de otimização de manutenção válida para o ciclo anual completo de operação das plantas fotovoltaicas.

REFERÊNCIAS

AL-WAELI, A. H. A. et al. Photovoltaic/Thermal (PV/T) systems: Status and future prospects. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 77, p. 109-130, 2017.

DAHHAM, I. A. et al. Modeling the Effect of Dust and Wind Speed on Solar Panel Performance in Iraq. Energies, v. 16, n. 17, 6397, 2023.

GUO, B. et al. Effect of dust and weather conditions on photovoltaic performance in Doha, Qatar. In: First Workshop on Smart Grid and Renewable Energy (SGRE). Doha: IEEE, 2015. p. 1-6.

HAMID, N. F. A. et al. Self-Charging Technique for DC-Link Capacitor Voltage Control: A Review. In: International Conference on Electrical Engineering and Informatics (ICEEI). Terengganu: IEEE, 2021. p. 1-6.

JONES, R. K. et al. Optimized Cleaning Cost and Schedule Based on Observed Soiling Conditions for Photovoltaic Plants in Central Saudi Arabia. IEEE Journal of Photovoltaics, v. 6, n. 3, p. 730-738, 2016.

KAISS, E. A.; HASSAN, N. M. Optimizing the cleaning frequency of solar photovoltaic (PV) systems using numerical analysis and empirical models. Renewable Energy, v. 228, 120691, 2024.

KALDELLIS, J. K.; KAPSALI, M. Simulating the dust effect on the energy performance of photovoltaic generators based on experimental measurements. Energy, v. 36, n. 8, p. 5154-5161, 2011.

KAZEM, H. A. et al. A review of dust accumulation and cleaning methods for solar photovoltaic systems. Journal of Cleaner Production, v. 276, 123187, 2020.

KONYU, M. et al. Effect of dust on the solar spectrum and electricity generation of a photovoltaic module. IET Renewable Power Generation, v. 14, n. 14, p. 2759-2764, 2020.

LU, J.; HAJIMIRZA, S. Optimizing sun-tracking angle for higher irradiance collection of PV panels using a particle-based dust accumulation model with gravity effect. Solar Energy, v. 158, p. 71-82, 2017.

MICHELI, L. et al. Photovoltaic cleaning frequency optimization under different degradation rate patterns. Renewable Energy, v. 166, p. 136-146, 2020.

MOHAMED, M. et al. Optimization of cleaning frequency and dust accumulation effect on photovoltaic panels. Journal of Interdisciplinary Mathematics, v. 23, n. 1, p. 53-68, 2020.

NAEEM, M.; TAMIZHMANI, G. Cleaning Frequency Optimization for Soiled Photovoltaic Modules. Mesa: Arizona State University Photovoltaic Reliability Laboratory (ASU-PRL), 2014.

SAYYAH, A.; HORENSTEIN, M. N.; MAZUMDER, M. K. Energy yield loss caused by dust deposition on photovoltaic panels. Solar Energy, v. 107, p. 576-604, 2014.

SHAH, A. H. et al. The Influence of Cleaning Frequency of Photovoltaic Modules on Power Losses in the Desert Climate. Sustainability, v. 12, n. 23, 9750, 2020.

YAZDANI, H.; YAGHOUBI, M. Dust deposition effect on photovoltaic modules performance and optimization of cleaning period: A combined experimental-numerical study. Sustainable Energy Technologies and Assessments, v. 51, 101946, 2022.

¹Discente do Curso Superior de Engenharia Química do Instituto Federal de Rondônia Campus Porto Velho Calama, e-mail: emilyluana498@gmail.com.
²Discente do Curso Técnico em Eletrotécnica do Instituto Federal de Rondônia Campus Porto Velho Calama, e-mail: raizaparaguassumarcelino@gmail.com.
³Coordenação do Curso Técnico em Eletrotécnica, Instituto Federal de Rondônia Campus Porto Velho Calama, e-mail: ligia.silva@ifro.edu.br.
⁴Coordenação do Curso Técnico em Eletrotécnica, Instituto Federal de Rondônia Campus Porto Velho Calama, e-mail: raian.silva@ifro.edu.br
⁵Coordenação de Engenharia de Controle e Automação, Instituto Federal de Rondônia Campus Porto Velho Calama, e-mail: jose.luna@ifro.edu.br
Este trabalho foi financiado pelo Instituto Federal de Rondônia (IFRO) pelo EDITAL Nº 7/2024/REIT/PROPESP/IFRO.

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202602261338

Leonardo de Oliveira Barbosa¹
D. Sc. Maria Fernanda Quintela Santos da Costa Nunes²
D. Sc. Ricardo Abranches Felix Cardoso Júnior³

Resumo

No contexto de revisão da legislação sobre licenciamento ambiental e da crescente pressão sobre a malha de transmissão de energia, devido à expansão acelerada da geração a partir de fontes renováveis, – destacadamente, os modais eólico e solar localizados em regiões distantes dos grandes centros de consumo – o estudo objetiva analisar os principais pontos críticos do licenciamento ambiental no setor elétrico brasileiro, com foco nos sistemas de transmissão, e propor medidas para maior previsibilidade das etapas, como maior integração entre os planejadores do setor e o licenciador e atualização das diretrizes legais e infralegais, com vista a mitigação do descompasso cronológico da entrada em operação entre os projetos de geração e de transmissão de energia. A pesquisa qualitativa, exploratória e documental, analisa normativas e diretrizes que orientam o processo de licenciamento ambiental, planos de expansão do setor, estudos do setor, processos de licenciamento ambiental, dados públicos, eventos setoriais e literatura técnica. A metodologia identifica entraves, analisa marcos de emissão de licenças e autorizações, compara com prazos normativos e avalia as intervenções institucionais. Os resultados apontam pontos sensíveis de natureza técnica, normativa e de gestão pública. As propostas de melhoria incluem: normatização da avaliação ambiental estratégica (AAE) e da avaliação de impactos cumulativos (AIC) como instrumentos socioambientais de planejamento do setor; ritos alternativos que garantam a eficiência socioambiental; tecnologia como ferramenta de gestão aplicada ao licenciamento; termos de referência nos editais das licitações; integração entre planejador e licenciador; caráter opinativo dos intervenientes e projetos piloto. Conclui-se que um licenciamento modernizado e integrado ao planejamento do setor pode catalisar desenvolvimento sustentável e segurança energética, trazendo eficiência ao processo.

Palavras-chave: Licenciamento Ambiental. Sistemas de Transmissão de Energia Elétrica. Setor Elétrico. Pontos Críticos.

1 INTRODUÇÃO

A energia elétrica é um dos alicerces do desenvolvimento socioeconômico de qualquer nação, dada sua relevância para setores estratégicos como indústria, transporte, saúde, serviços e agroindústria, tornando impossível dissociar crescimento econômico de uma oferta elétrica segura, diversa e sustentável. O Brasil, cuja matriz é majoritariamente renovável, 85% ao final de 2025 (ANEEL, 2025), conforme Tabela 1, é uma referência na transição energética global. 

Tabela 1– Matriz de Geração Elétrica Brasileira em dezembro de 2025 

Fonte: ANEEL (2025)

No entanto, a expansão da geração eólica e solar no Nordeste impõe desafios à transmissão, pois esses empreendimentos estão distantes dos grandes centros consumidores, localizados no Sudeste. Portanto, conforme PDE 2034 (EPE, 2025), os órgãos planejadores de setor sugerem que a expansão se dará: (i) no sentido Nordeste – Norte, justificada pela necessidade de reforço do transporte de energia para essa região, vide a dependência da fonte hídrica, que, em virtude dos eventos climáticos, tem sofrido com as longas estiagens nos últimos anos e, consequentemente, sofrido com o baixo nível dos reservatórios; e (ii) no sentido Nordeste – Sudeste, região que demanda mais oferta de energia disponível, em razão do maior número de residências, serviços, indústrias e etc.

Esse desalinho geográfico entre geração e consumo exige corredores de transmissão mais extensos, o que pode potencializar impactos socioambientais, bem como a complexidade do licenciamento ambiental.

Portanto, com vistas a evitar desalinho cronológico e atraso no planejamento e na implantação de grandes projetos de transmissão, deve ser considerado o uso de instrumentos como a Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) e o Licenciamento Ambiental, além da Avaliação Ambiental Estratégica (AAE) (Sánchez, 2008; Moraes e D’Aquino, 2016; Hofmann, 2015) e da Avaliação de Impactos Cumulativos (AIC) e Sinérgicos, sobretudo na fase de verificação da viabilidade técnica, econômica e socioambiental, do planejamento e da tomada de decisão (Sanchez, 2023), ou seja, anterior ao leilão. Apesar dos avanços, o licenciamento ainda é criticado pela morosidade, fragmentação e carência de recursos, sendo, portanto, um ponto crítico para o segmento de transmissão de energia (De Castro et al., 2012; Sales, 2012; Pires, 2011; Cardoso Jr, 2014; Hofmann, 2015; Willcox, 2017). 

Paralelamente, a recente publicação da Lei Geral do Licenciamento Ambiental (LGLA), Lei nº 15.190/2025, intensifica o debate sobre segurança jurídica e garantia da efetividade/eficiência socioambiental do processo de licenciamento ambiental. A redução de quadros técnicos e a restrição orçamentária nos órgãos licenciadores e intervenientes e nos demais pontos de atenção, sob os aspectos técnico, normativo e da gestão pública, agravam os desafios.

Portanto, o presente trabalho visa avaliar e contribuir para o desenvolvimento do setor elétrico brasileiro, com ênfase na transmissão de energia, à luz dos desafios do licenciamento ambiental federal e estadual. O principal objetivo é identificar pontos críticos e oportunidades de evolução para o licenciamento ambiental de sistemas de transmissão, propondo medidas que aumentem a previsibilidade, eficiência, segurança e integração entre planejamento e licenciamento, alinhando o cronograma da geração e transmissão de energia.

1.1 Objetivos

O objetivo geral é avaliar e contribuir para o planejamento do setor elétrico brasileiro, em relação ao licenciamento ambiental da transmissão de energia, considerando os desafios e limitações intrínsecos a esse instrumento da Política Nacional de Meio Ambiente (PNMA), nas esferas federal e estadual, a partir da identificação dos principais pontos críticos dos processos dos sistemas de transmissão.

O trabalho visa colaborar cientificamente com a sociedade, considerando-se as oportunidades no âmbito do licenciamento ambiental de empreendimentos de transmissão de energia elétrica, de forma a obter um processo menos focado em “simples cumprimento do rito” e, sim, no cumprimento do objetivo da avaliação de impacto ambiental, proposição de medidas de mitigação, atratividade para o setor, com segurança jurídica, eficiência e sustentabilidade.

2 METODOLOGIA 

A pesquisa é qualitativa, com foco exploratório e documental. Analisa normas ambientais federais e estaduais (com ênfase no Nordeste e Sudeste), documentos de expansão do setor elétrico (PNE 2050, PDE 2034, Cadernos do PDE 2035, PET/PELP, Relatórios R1), além de workshops, congressos, dados públicos, processos de licenciamento ambiental e literatura técnica.

A investigação compreende a evolução histórica, legal e institucional do setor elétrico e do licenciamento ambiental, articulando o planejamento energético com os desafios socioambientais. A metodologia inclui o mapeamento de agentes, exame de ritos (ordinário e simplificado), identificação de pontos críticos, análise de processos de licenciamento ambiental, incluindo seus marcos de emissão de licenças e autorizações, análise de prazos normativos e intervenções institucionais (IPHAN, INCRA, FUNAI, SVS/MS, etc.).

Este estudo analisa o tempo médio para elaboração de estudos e obtenção de LP e LI em processos federais de licenciamento ambiental de transmissão, com base em 60 casos das últimas duas décadas. A metodologia identifica pontos críticos, desafios futuros e propõe soluções para otimizar o planejamento e o licenciamento.

3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

3.1 Projeções da Expansão do Setor Elétrico

3.1.1 Geração

A projeção da expansão da matriz de geração elétrica nacional trazida pelo Plano Decenal de Expansão da Energia (PDE) 2034, observado na Figura 1, mostra o aumento da diversificação da matriz e o declínio da representatividade da fonte hidrelétrica, passando de cerca de 56% da totalidade para cerca de 47%. Os maiores incrementos de representatividade são: as fontes solar centralizada, solar distribuída e eólica. A fonte térmica não renovável, terá um incremento de representatividade na energia elétrica gerada de 3,5%, ficando responsável por 6,4% do total de geração. Cumpre destacar o papel fundamental das térmicas e o lobby forte que a categoria do petróleo e gás exerce sobre o setor energético. Fica evidenciada a estagnação da expansão da fonte hídrica diante dos desafios socioambientais, bem como a expansão significativa da fonte eólica e, sobretudo, da fonte solar no horizonte decenal.

Figura 1– Projeção da Matriz de Geração Elétrica Horizonte 2024-2034

Fonte: EPE, 2024

3.1.2 Transmissão

O Caderno de Transmissão do PDE 2035 prevê expansão da transmissão de energia, principalmente, nos eixos Nordeste-Sudeste e Nordeste-Sul. Para transportar a energia excedente do Nordeste por longas distâncias, será necessário implantar sistemas de corrente contínua e ultra alta tensão, o que aumenta a eficiência e flexibilidade da transmissão.

O referido Caderno, prevê ainda, o reforço da rede de transmissão da região Norte, justificado pela dependência das usinas hidrelétricas que a região possui. Com os eventos recentes de longas estiagens, a geração e o abastecimento de energia na região foram severamente prejudicados. Cumpre destacar, que os projetos nessa região podem esbarrar nas dificuldades técnicas, como longas distâncias; necessidade de alteamento de torres; lançamento de cabos com drones; travessia de rios e áreas alagadas, bem como nos aspectos socioambientais, como: remanescentes florestais nativos; unidades de conservação; populações tradicionais, entre outros. 

O Caderno afirma ainda que a expansão da capacidade de transmissão é uma alternativa para solucionar o grave problema de corte de geração, em que se encontra a região Nordeste, fenômeno conhecido como “curtailment”.

A Figura 2 ilustra a quantificação da expectativa de expansão da capacidade de exportação da malha de transmissão de energia elétrica da região nordeste, conforme explicado anteriormente com o reforço da malha.

Figura 2 – Expansão da capacidade de transporte de energia da região nordeste

Fonte: EPE (2025)

A expectativa de expansão da malha de transmissão de energia no horizonte decenal 2025-2035, segundo o caderno de Transmissão do PDE 2035, indica a entrada em operação de 3.000 km em ultra alta tensão (800 kV) e corrente contínua e, majoritariamente, de sistemas de transmissão operando em 500 kV, cerca de 18.000 km de expansão. No total, ao longo da década, a expansão esperada é de 29.000 km, cerca de 2.750 km de novas linhas de transmissão operando ao ano (EPE, 2025). 

PET e PELP 2° Semestre 2025

No âmbito do planejamento energético, no segmento da transmissão de energia, os documentos Programa de Expansão da Transmissão (PET) e Plano de Expansão de Longo Prazo (PELP), apresentam semestralmente as perspectivas e previsões de expansão do sistema de transmissão de energia no Brasil e servem como diretrizes integradas para o planejamento do setor e orientação dos agentes envolvidos.

O PET contempla exclusivamente as obras com data de necessidade até 2031. O PELP inclui obras cuja necessidade sistêmica surge a partir de 2032 e ultrapassa um horizonte de 10 anos.

Segundo o Plano, no horizonte de 2026 a 2039, a implantação das novas instalações contempladas na edição do PET/PELP é de R$ 73,6 bilhões, sendo que R$ 43,0 bilhões (58%) dizem respeito a investimentos em linhas de transmissão, enquanto R$ 30,6 bilhões (42%) são relacionados a subestações.

O investimento total será distribuído entre as regiões geoelétricas, conforme Figura 3, sendo, R$ 30,6 bilhões (54%) referentes a investimentos em obras com o propósito de escoamento de geração, ao passo que R$ 25,6 bilhões (46%) são relativos a obras planejadas com foco no atendimento aos mercados regionais.

Esta projeção está em concordância com os demais estudos de planejamento, considerando os maiores investimentos nas regiões nordeste, sudeste e sul, com vistas a transmissão da energia gerada a partir da expansão das fontes renováveis solar e eólica na região Nordeste para abastecimento das regiões Sudeste e Sul, maiores centros consumidores.

Figura 3 – Investimento total por região geoelétricas em R$

Fonte: PET/PELP EPE (2025)

O estudo prevê, conforme a Figura 4, a construção de cerca de 17.200 km em novas linhas de transmissão no período do PET/PELP (2026 a 2039). As maiores expansões serão na região sudeste/centro-oeste, seguido da região nordeste, sobretudo, a partir do ano de 2033.

Figura 4 – Expansão física de linhas de transmissão

Fonte: PET/PELP (EPE, 2025)

Atualmente, estão em processo de licenciamento os empreendimentos leiloados no final de 2023 e início de 2024, sendo a maioria voltada para o aumento das margens de escoamento da geração renovável na região Nordeste. Esses projetos visam atender aos centros consumidores das regiões Sul e Sudeste, assim como à região do MATOPIBA (abrangendo Maranhão, Tocantins, Piauí e Bahia), importante polo agrícola. Conforme evidenciado no PET/PELP, a expectativa é que os investimentos se mantenham prioritariamente nessas regiões, conforme Figura 5.

Figura 5 – Espacialização das principais expansões da malha de transmissão planejada

Fonte (EPE,2025)

Diante do fato de que a expansão da malha de transmissão se dará, sobretudo, no eixo nordeste-sudeste, levando em consideração fatores como as longas distâncias e as sensibilidades socioambientais, se faz necessária uma atuação em conjunto entre as instituições operador (ONS), planejador (EPE), regulador/fiscalizador (ANEEL) e órgão ambiente federal (IBAMA), no sentido de serem considerados os componentes e aspectos socioambientais no planejamento do setor elétrico. 

A partir disso, espera-se um grande volume de novos processos de licenciamento ambiental, que é um tema que sempre está em debate pelos agentes, sendo necessário que se superem os pontos críticos, implementação de melhorias no processo, como a integração planejador-licenciador, a partir de projetos prioritários pilotos, não obstante uma série de fragilidades que ainda precisam ser corrigidas. 

Todavia, cumpre salientar a importância do licenciamento ambiental como instrumento da Política Nacional de Meio Ambiente (PNMA), que será mais bem definido e debatido ao longo dos próximos capítulos

3.2 Planejamento do Setor de Transmissão de Energia

O planejamento da expansão da malha de transmissão elétrica é centralizado no Ministério de Minas e Energia (MME), com base em estudos da Empresa de Pesquisa Energética (EPE) e demandas do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Após a definição dos programas PET, PELP e PDE, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) viabiliza novas outorgas por meio de leilões. A expansão inclui tanto novos projetos quanto melhorias nas concessões já existentes e reforços dos ativos em operação.

Antes da licitação de novas instalações de transmissão de energia elétrica, é preciso elaborar cinco estudos técnicos (relatórios R1 a R5) que detalham aspectos técnicos, socioambientais, fundiários e econômicos dos empreendimentos avaliados pela EPE e pelo ONS. Esses estudos fornecem subsídios ao planejamento, concepção do projeto e ajudam o empreendedor a formular sua proposta antes do leilão. É relevante mencionar o documento “Diretrizes para a Elaboração dos Relatórios Técnicos Para A Licitação De Novas Instalações Da Rede Básica” (EPE, 2020), desenvolvido pela EPE, que especifica o conteúdo mínimo a ser incluído nos relatórios técnicos exigidos.

O Relatório R1 – Viabilidade Técnico-Econômica e Socioambiental constitui o estudo preliminar do planejamento, reunindo as principais informações de ordem técnica, econômica e socioambiental. Seu propósito é apresentar o traçado inicial e delimitar um corredor de estudo que possibilite a proposição de alternativas de traçado dentro desse corredor e da subestação, além de indicar um raio preferencial para a localização (EPE, 2020).

O Relatório R2 – Detalhamento Técnico da Alternativa de Referência não é um projeto básico ou conceitual, mas sim um detalhamento eletromecânico e construtivo que visa avaliar a viabilidade do empreendimento, de suas instalações relacionadas e dos ajustes necessários às instalações já operacionais (EPE, 2020).

O Relatório R3 – Definição da Diretriz de Traçado e Análise Socioambiental Para Linhas de Transmissão e Subestações é considerado o mais relevante para o futuro licenciamento do empreendimento. Ele determina de modo preliminar a viabilidade socioambiental do traçado proposto, servindo como base para o projeto básico do vencedor do certame e sendo frequentemente uma das alternativas apresentadas no estudo de impacto ambiental (EPE, 2020).

Na etapa R3, devem ser cruzados dados secundários de bases georreferenciadas públicas, como ICMBio, FUNAI, IPHAN, CECAV, INCRA, AMN, entre outras. Além disso, é necessária vistoria de campo para validar o traçado e verificar interferências identificadas nessas bases. São dezenove aspectos socioambientais a serem considerados na análise de interferências com o traçado, conforme as diretrizes da EPE (2020) para relatórios técnicos da Rede Básica. 

O principal resultado do estudo é o traçado que vai servir de base para indicação de que o tipo de rito de licenciamento (ordinário ou simplificado) o empreendimento será submetido e só é confirmado na abertura do processo junto ao órgão ambiental responsável.

O Relatório R4 – Caracterização do Sistema de Transmissão descreve as características das instalações existentes onde os novos sistemas de transmissão serão conectados e define os requisitos técnicos e eletromecânicos e demais necessários para que o sistema já existente e o novo operem de forma plena e conjunta. Caso todas as instalações licitadas sejam novas e não exijam conexão com sistemas em operação, o R4 não precisa ser elaborado. (EPE, 2020).

O Relatório R5 – Estimativa de Custos Fundiários, avalia e precifica as possíveis interferências no corredor de estudo. Essas interferências incluem áreas urbanas, de expansão urbana, industriais, agrícolas incompatíveis ou reflorestadas, loteamentos e reassentamentos rurais, além da interceptação de propriedades produtivas, como latifúndios ou pequenas propriedades, com suas benfeitorias e infraestruturas, como currais, pivôs, silos e armazéns. Aborda também as questões fundiárias nas relações com os aspectos socioambientais, como por exemplo, as reservas legais e propriedades rurais e que podem ultrapassar a fase de entrada do sistema de transmissão. Questões como judicialização de indenizações por terras produtivas, supressão de vegetação nativa em áreas de reserva legal e o Cadastro Ambiental Rural (CAR) podem surgir desde o planejamento e, em alguns casos, permanecer pendentes na operação do empreendimento (EPE, 2020).

É importante destacar que o processo de planejamento, na fase pré-leilão, vem se aperfeiçoando de tal modo que os traçados do relatório R3, tem sido utilizado, inclusive, como alternativas de traçado nos estudos de impacto ambiental, na fase de licenciamento prévio (obtenção da LP). As variações de traçado, em relação ao do R3, têm se limitado a ajustes finos.

Após a elaboração e aprovação dos estudos pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) e pelo Ministério de Minas e Energia (MME), os relatórios são encaminhados à Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), responsável pela elaboração dos editais e condução das licitações para concessão do serviço público de transmissão. Esses editais passam por consulta pública e estabelecem, entre outros aspectos, as regras do certame e a Receita Anual Permitida (RAP) de cada lote.

No contexto do edital, a dimensão ambiental aparece no estudo R3, disponibilizado para proporcionar a possibilidade de projeção dos custos ambientais. Os demais estudos R também fazem parte do edital.

3.3 Licenciamento Ambiental

O licenciamento ambiental no Brasil é um instrumento da Política Nacional do Meio Ambiente (PNMA), instituída pela Lei nº 6.938/1981, que visa compatibilizar o desenvolvimento econômico com a preservação ambiental por meio da avaliação prévia dos impactos decorrentes de atividades potencialmente poluidoras. O processo exige a obtenção de licenças junto aos órgãos ambientais competentes, mediante apresentação de estudos ambientais e cumprimento de condicionantes (IBAMA, 2009).

A consolidação desse instrumento ocorreu a partir da década de 1980, quando a crescente preocupação com os impactos ambientais impulsionou a criação do Sistema Nacional de Meio Ambiente (SISNAMA) e de seus órgãos executores. Nesse contexto, a Resolução CONAMA nº 01/1986 estabeleceu a Avaliação de Impacto Ambiental como requisito para o licenciamento de atividades potencialmente degradadoras, definindo o conteúdo mínimo do Estudo de Impacto Ambiental (EIA) e do Relatório de Impacto Ambiental (RIMA), incluindo diagnóstico ambiental, análise de alternativas, avaliação de impactos e proposição de medidas mitigadoras. A normativa também incluiu linhas de transmissão acima de 230 kV entre as atividades sujeitas a EIA/RIMA.

Em 2001, a resolução CONAMA n° 279, sob o contexto da crise nacional dos apagões, é publicada com vistas dar mais celeridade ao processo de licenciamento, proporcionando um rito simplificado. Esta legislação foi de extrema importância, pois a partir dela foi possível definir empreendimentos de pequeno e grande potencial poluidor ao fazermos análise integrada com a Resolução CONAMA n° 01/86.

No ano seguinte, o CONAMA publica a Resolução nº 09/1987 que tem como objetivo regular matéria relacionada às audiências públicas, canal fundamental para a publicização e participação popular na fase prévia do licenciamento ambiental.

A Constituição Federal (CF) de 1988 foi um marco significativo, pois, a partir do seu artigo 225, definiu, como um direito fundamental, o meio ambiente ecologicamente equilibrado, e estabeleceu ainda a responsabilidade do poder público e da sociedade na preservação dos recursos naturais.

Posteriormente, o CONAMA publica a Resolução n° 237/1997, que, além de regulamentar, torna o processo de Licenciamento Ambiental no Brasil mais claro e orgânico.

No artigo 8°, a Resolução estrutura o rito trifásico do licenciamento ambiental pela expedição da Licença Prévia (LP), Licença de Instalação (LI) e Licença de Operação (LO

Essa normativa também estabeleceu prazos máximos para análise dos estudos ambientais e para apresentação de complementações, conferindo maior previsibilidade ao processo. 

Em 2011, a Lei Complementar nº 140 representou outro avanço relevante ao disciplinar a repartição de competências entre União, estados e municípios no licenciamento ambiental. A normativa buscou reduzir conflitos institucionais e promover maior cooperação federativa, incentivando a descentralização administrativa. Entretanto, diversos estudos apontam que limitações estruturais, como carência de recursos financeiros, insuficiência de quadros técnicos e deficiências institucionais, ainda comprometem a efetividade dessa descentralização, sobretudo no âmbito municipal (SILVA, 2019).

No âmbito federal, a atuação de órgãos intervenientes foi regulamentada pela Portaria Interministerial nº 60/2015, que estabeleceu critérios e prazos para manifestação de entidades responsáveis por temas específicos, como patrimônio cultural, povos indígenas, comunidades quilombolas e saúde pública. Essa normativa introduziu maior padronização procedimental e buscou reduzir incertezas relacionadas à atuação desses órgãos no licenciamento conduzido pelo IBAMA.

Especificamente para as temáticas que cuidam o IPHAN e o Ministério da Saúde, foram publicadas, respectivamente, a Portaria IPHAN 001/2015 (recentemente atualizada pela IN IPHAN 06/2025) e Portaria SVS/MS 01/2014, trazendo mais detalhes e o procedimento sobre o processo de licenciamento ambiental no contexto da interveniência destes órgãos

3.3.1 Portaria MMA n°421/2011

A Portaria MMA nº 421/2011 constitui o principal instrumento normativo específico para o licenciamento ambiental federal de sistemas de transmissão de energia elétrica. Essa normativa estabeleceu critérios técnicos para enquadramento dos empreendimentos, definindo procedimentos diferenciados conforme o potencial de impacto ambiental. Este introduz no processo segurança jurídica, o que significa confiança para o investidor, que gera concorrência e aquece a economia. Além disso, proporciona uma referência importante para o desenvolvimento das normativas estaduais.

Em seu art. 3, estão definidas as duas possibilidades do rito de licenciamento: simplificado ou ordinário, em que o simplificado terá como exigência um Relatório Ambiental Simplificado (RAS) e o ordinário será subsidiado pela elaboração de EIA/RIMA.

No art. 4, a diretriz define o rito do licenciamento até a emissão do parecer conclusivo deferindo ou indeferindo a solicitação de licença prévia. Este se inicia pela elaboração da Ficha de Caracterização de Atividade (FCA), que traz as principais características do empreendimento e é analisada pelo órgão ambiental que definirá o enquadramento, o rito e o Termo de Referência para a elaboração do estudo ambiental. O rito inclui ainda vistorias e realização de audiências públicas ou reuniões técnicas participativas.

No art. 5, estão definidos oito critérios que, caso o empreendimento, independentemente da tensão, considerando as subestações e toda a faixa de servidão, não incida em dois deles simultaneamente, será tratado como de pequeno potencial de impacto e, portanto, seguirá o rito simplificado de licenciamento ambiental. 

Ainda nesse artigo, no parágrafo único, a normativa abre um grande precedente para a facilitação do processo de licenciamento ambiental de linhas de transmissão que estejam dentro da faixa de domínio de empreendimentos lineares, ainda que interfira em territórios quilombolas, indígenas ou unidades de conservação. 

Ainda referente ao rito simplificado de licenciamento, outro ponto importante trazido pela normativa, são os prazos para manifestação do IBAMA e de complementações por parte do fornecedor, o que traz previsibilidade para o investidor ao estimar suas despesas de capital ou investimento em bens de capital, no inglês Capital Expenditure (CAPEX), para a ANEEL ao calcular os valores dos investimentos ao considerar à custas de um processo de licenciamento ambiental.

A partir do art. 19, a normativa passa a definir os procedimentos e critérios para o rito ordinário de licenciamento, ao trazer os 5 critérios para os quais, caso o empreendimento, considerando subestações e a faixa de servidão. interfira em qualquer um deles, terá sua fase de obtenção da licença prévia subsidiada pela elaboração de EIA/RIMA.

Nos anexos I, II e III da Portaria, estão dispostos os termos de referência padrão para a elaboração de Relatório Ambiental Simplificado (RAS), Estudo de Impacto Ambiental/Relatório de Impacto Ambiental (EIA/RIMA) Relatório de Avaliação Ambiental (RAA), respectivamente. 

Cumpre destacar uma definição de extrema importância trazida pela normativa, que são os prazos para manifestações do órgão ambiental e os prazos de complementações de estudo para o empreendedor, que possibilitam uma previsibilidade e melhor planejamento para o empreendedor, para o ONS e ANEEL (Cardoso Jr, 2014). 

3.3.2 Nova Lei Geral do Licenciamento Ambiental

A recente publicação da Lei Geral do Licenciamento Ambiental (LGLA), Lei nº 15.190/2025, intensifica o debate sobre segurança jurídica e garantia da efetividade/eficiência socioambiental do processo de licenciamento ambiental. 

A lei passa a vigorar em fevereiro de 2026, conforme o art. 67, aplicando-se aos processos iniciados após sua entrada em vigor, enquanto procedimentos em curso devem adequar-se progressivamente às novas disposições, conforme o art. 60 e seu parágrafo único. 

Compete aos entes federativos definir tipologias, procedimentos e modalidades de licenciamento, bem como os estudos ambientais exigíveis, considerando critérios como porte, localização, natureza e potencial poluidor, conforme art. 4º, §3º, e art. 18, §1º, desde que respeitadas as normas gerais federais.

A lei também estabelece hipóteses de inexigibilidade do licenciamento ambiental, incluindo atividades sem potencial de degradação, intervenções emergenciais, manutenção de infraestruturas preexistentes e determinadas atividades específicas, conforme o art. 8º. Nesses casos, quando aplicável, exige-se a apresentação de relatório técnico posterior com as medidas adotadas, conforme §1º e 3º do mesmo artigo. 

Em relação às espécies de licenças ambientais, a legislação prevê modalidades como as tradicionais LP, LI e LO, além de licenças específicas, incluindo Licença Ambiental Única (LAU), Licença por Adesão e Compromisso (LAC), Licença de Operação Corretiva (LOC) e Licença Ambiental Especial (LAE), conforme disposto no art. 5º. 

De acordo com o art. 7°, a renovação das licenças deve observar os prazos máximos legais e pode ocorrer mediante solicitação antecipada pelo empreendedor, com prorrogação automática até decisão final do órgão ambiental. Durante esse procedimento, são avaliadas as condições que fundamentaram a concessão da licença e o cumprimento das condicionantes ambientais estabelecidas, conforme §2º do mesmo artigo. 

Conforme art. 14, incisos I a III, quanto as condicionantes ambientais, a legislação determina que estas devem possuir fundamentação técnica e relação direta com os impactos identificados nos estudos ambientais. A legislação estabelece limitações à imposição dessas condicionantes, vedando sua utilização para compensar impactos causados por terceiros ou para suprir omissões do poder público. 

Quanto aos procedimentos, o licenciamento pode ocorrer por meio de modalidades ordinárias, simplificadas, corretivas ou especiais, com ritos trifásicos, bifásicos e monofásicos, conforme arts. 18 a 27. A legislação também define prazos máximos para análise e emissão das licenças, verificando-se uma redução de prazo para análise do órgão em comparação com outras normativas. Além disso, traz regras para complementação documental e atuação supletiva em caso de descumprimento de prazos pelo órgão licenciador, conforme art. 48. 

A legislação também prevê mecanismos de participação pública, incluindo consultas e audiências públicas, com a finalidade de coletar subsídios técnicos e promover a transparência no processo decisório, conforme art. 39. Além disso, estabelece a atuação de agentes intervenientes, cujas manifestações devem limitar-se às suas competências legais, conforme arts. 42 a 44. Ainda nos mesmos artigos, nota-se a diminuição da distância de interferência do empreendimento comparada a Portaria Interministerial n° 60/2015. Além disso, ausência de manifestação de interveniente não prejudica a emissão da licença.  

No setor de transmissão de energia elétrica, a lei introduz inovações regulatórias voltadas à simplificação procedimental e priorização de empreendimentos estratégicos para a segurança energética nacional, incluindo procedimentos simplificados e priorização de análise, conforme art. 10. Contudo, não há uma medida efetiva descrita como antecipação de estudos ambientais, por exemplo.

3.4 Principais Agentes e Intervenientes no Processo de Licenciamento Ambiental

O licenciamento ambiental envolve diversas etapas, níveis hierárquicos e a atuação de múltiplos órgãos e atores com diferentes funções, como análise, controle, fiscalização e execução. Nesse processo, a implantação de empreendimentos deve considerar aspectos específicos, como patrimônio cultural, comunidades tradicionais, saúde pública, unidades de conservação e outros bens ambientais e sociais sensíveis.

 A Figura 6 ilustra um organograma com os principais agentes do processo de Licenciamento Ambiental brasileiro.

Figura 6 – Organograma dos principais agentes do processo de Licenciamento Ambiental

Fonte: Elaboração Própria

O Quadro 1 a seguir sintetiza as atuações de cada órgão interveniente, as principais normativas vigentes e observações relevantes das temáticas que cada um conduz dentro do processo de licenciamento ambiental.

Quadro 1 — Órgãos intervenientes no licenciamento ambiental e suas competências

Fonte: Elaboração Própria 

4 ANÁLISE DOS RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Análise de prazos e cronogramas

Seguindo os prazos mínimos para manifestação do órgão ambiental preconizados pela Portaria MMA n° 421/2011, evidenciado bem como os prazos para manifestação dos órgãos intervenientes previstos em normativas específicas (Portaria Interministerial 60/2015, Portaria IPHAN 001/2015 e Portaria SVS/MS 01/2014), simulam-se dois cronogramas hipotéticos ideais (sem prazos adicionais para esclarecimentos ou complementações) de Licenciamento Ambiental Federal para uma linha de transmissão em 500 kV, sendo um do rito ordinário e outro do rito simplificado, considerando as seguintes premissas:

• Subestações e linhas de transmissão sendo licenciados em um único processo de Licenciamento conduzido pelo IBAMA;
• Rito ordinário com emissão da LP subsidiada pela elaboração de EIA/RIMA;
• Rito simplificado com emissão da LP subsidiada pela elaboração de RAS;
• Início da Elaboração do EIA e do RAS no dia seguinte ao leilão;
• Abertura do processo de licenciamento no dia seguinte ao Leilão;
• Elaboração e Protocolo do EIA/RIMA em 08 meses a partir do leilão;
• Elaboração e Protocolo do RAS em 06 meses a partir do leilão;
• Interveniência dos órgãos IPHAN, INCRA, ICMBio e SVS/MS em ambos;
• Inventário Florestal e Plano Básico Ambiental ou RPDA protocolados 01 mês após a emissão da LP;
• Termo de referência emitido pelo IBAMA fazendo parte do edital do leilão;
• LI, ASV e Abio emitidas no mesmo dia;
• Diligência contínua junto ao órgão ambiental.

Um resumo do previsto em relação aos prazos está apresentado de forma resumida na Tabela 2 abaixo.

Tabela 2 – Prazos definidos pela Portaria MMA 421 – Ritos Simplificado e Ordinário

Fonte (Cardoso Jr, 2014)

Ao seguir os prazos da referida Portaria, bem como as premissas supracitadas, obteve-se os seguintes resultados para um cenário ideal, considerando como marco inicial o leilão:

• Rito Ordinário:
  • LP emitida em 17 meses; 
  • LI emitida em 22 meses.
• Rito Simplificado
  • LP emitida em 08 meses 
  • LI/ASV/Abio emitidas em 11 meses 

Em comparação aos casos hipotéticos, analisa-se os prazos médios de 60 empreendimentos de transmissão licenciados pelo IBAMA nas últimas duas décadas, considerando: elaboração de estudos (da abertura do processo de licenciamento ambiental ao protocolo), emissão de LP (do protocolo do estudo ambiental à emissão da LP), emissão de LI (da solicitação da LI à emissão dela) e tempo total para obtenção da LI (da abertura do processo de licenciamento ambiental à emissão da LI). A Tabela 3 consolida os resultados para os seguintes cenários: 

• Cenário 1 – Licenciamento Ambiental Federal Ordinário; 
• Cenário 2 – Licenciamento Ambiental Federal Simplificado; 

Tabela 3 – Prazos de processos de licenciamento ambiental de sistemas de transmissão de energia elétrica até a emissão da LI 

Fonte: (Própria)

Cenário 1: Federal Ordinário

Para os 37 empreendimentos que seguiram o rito federal ordinário, a média foi de 09 meses para protocolo do estudo (EIA), 11 meses para emissão da LP (após protocolo do EIA) e 05 meses para emissão da LI (após emissão da LP). A média total para obtenção da LI foi de 25 meses, conforme Tabela 3, extrapolando a estimativa do caso hipotético ordinário ideal, fato que pode ser explicado pelos seguintes fatores: 

a) por parte do órgão licenciador: atrasos (i) na emissão do Termo de Referência, (ii) no aceite do estudo, ou (iii) na análise dos estudos, se estendendo além dos 09 e 04 meses (prazos mínimos), para emissão do parecer de emissão da LP e LI, respectivamente (lembrando que o prazo pode se estender, mediante justificativa); 

b) por parte do empreendedor: (i) atrasos para responder as solicitações de complementações, ajustes, entregas de estudos e projetos, ou imaturidade do projeto; e 

c) por parte dos intervenientes: atrasos na emissão de pareceres de análises dos estudos ou judicializações.

Cumpre destacar que, apesar de extrapolarem os prazos mínimos previstos nas normativas, os prazos médios de emissão da LP e LI ainda estão dentro do limite máximo dos prazos das normativas, mediante solicitação de ajustes e devidamente justificados.

Cenário 2: Federal Simplificado

Para os 23 empreendimentos que seguiram o rito federal simplificado, a média foi de 07 meses para elaboração do estudo (RAS), que se aproxima da estimativa ideal de 06 meses. Média de 07 meses para emissão da LP (após protocolo do RAS) e de 07 meses para emissão da LI (após emissão da LP). A média total para obtenção da LI foi de 21 meses, conforme Tabela 3. Ou seja, 10 meses a mais, quando comparado a um cronograma ideal em que aplicamos os prazos normativos vigentes mínimos de 11 meses. A complexidade dos RAS é comparável aos EIA/RIMA e os atrasos podem ser tanto do órgão quanto do empreendedor.

O resultado demostra que, no contexto do órgão ambiental, o prazo de 60 dias é exíguo ou insuficiente para o órgão analisar os estudos da fase de obtenção da LP e da fase de obtenção da LI, pois o RAS tem se mostrado um estudo tão complexo e extenso quanto um EIA/RIMA. Nesse cenário, sugere-se que os prazos de análise variem de acordo com a disponibilidade de técnicos do órgão ambiental. Sob o aspecto do empreendedor, os prazos para complementações em estudos, bem como para realização dos ajustes de projeto após a emissão da LP, se mostraram em alguns casos difíceis de serem cumpridos. Analogamente, os intervenientes demonstram ainda mais dificuldade no cumprimento de prazos quando o rito é simplificado, já que o prazo é menor neste rito. Além disso, em outros casos, foi verificada a necessidade de realização de reuniões técnicas informativas, o que normalmente gera necessidade de complementação do estudo e, consequentemente, dilação do prazo de avaliação dele. O rito, em teoria, não altera o conteúdo dos estudos apresentados aos intervenientes, mas influencia no prazo, que é menor no rito simplificado. 

Ao analisar os processos de licenciamento, nota-se que atrasos no cronograma de licenciamento também podem ser de responsabilidade do empreendedor, especialmente na elaboração de estudos sem qualidade e incompletos (por exemplo, focar no diagnóstico ao invés de focar na avaliação de impacto ambiental e medidas mitigadoras, de monitoramento e compensação), projetos imaturos e respostas às solicitações do órgão ambiental insuficientes. 

4.2 Análises e discussões acerca dos pontos críticos

As análises processuais, de normativas, visita aos sites dos órgãos ambientais, eventos e estudos do setor, literatura técnica, revelaram que os principais entraves nos processos de licenciamento ambiental de sistemas de transmissão de energia elétrica são de natureza técnica, normativa e de gestão pública. Exemplos incluem: ausência de padronização de enquadramento entre entes federativos; superação da competência do licenciamento, ou seja, papel além do previsto em normativa; necessidade de implantação de tecnologia; gestão de intervenientes e agentes; carência de pessoal e orçamento limitado nos órgãos ambientais; fragmentação entre planejamento e o licenciamento ambiental; judicializações; qualidade ruim dos estudos, baixa ou ineficiente participação popular; falta de acessibilidade aos processos de licenciamento estaduais; ferramenta pública que consolide dados georreferenciados, entre outros. Todos esses exemplos imapactam os prazos dentro do processo de licenciamento ambiental.

4.2.1 Análise Normativa

Quanto à análise das normativas estaduais e federais, na média, os prazos normativos estaduais para análise de estudos e emissão de licenças são similares aos da Portaria n° 421/2011. No entanto, os ritos alternativos, como, por exemplo, o de Licenciamento Ambiental Concomitante, no estado de Minas Gerais, e os estudos alternativos, como, por exemplo, os de médio impacto (EMI) e de pequeno impacto (EPI), ambos na Bahia, e o Relatório Ambiental Preliminar (RAP), em São Paulo, se mostram como fatores que podem dar celeridade aos processos de licenciamento ambiental de atividades/projetos de médio e baixo impacto, sem perder a qualidade da avaliação de impactos ambientais e a implantação de ações mitigadoras e compensadoras para estes.

Outro aspecto positivo das normativas estaduais são as boas definições de critérios e parâmetros de porte, de potencial poluidor, critérios locacionais e classes para enquadramento do empreendimento, o que permite maior previsibilidade ao empreendedor e ao órgão ambiental no enquadramento do rito de licenciamento.

Contudo, cumpre destacar um ponto negativo nas normativas estaduais: a heterogeneidade dos limites máximos e mínimos dos critérios, parâmetros e classes de enquadramento quanto ao porte e potencial poluidor do empreendimento e, consequentemente, dos ritos a serem seguidos. Isto pode causar um ganho em complexidade institucional e técnica, nos casos em que o empreendedor optar pelo particionamento do licenciamento ambiental do empreendimento e suas estruturas associadas em diferentes órgãos ambientais, 

Além disso, a fragmentação dos empreendimentos em mais de um processo de licenciamento é prejudicial e não eficiente à avaliação de impactos socioambientais, pois ela é realizada de forma individualizada para cada componente licenciada, em cada órgão, de forma distinta, ao invés de ser avaliada de forma universal, cumulativa e sinérgica considerando o empreendimento em seu todo.

4.2.2 Estudos Ambientais 

Conforme salientado pelo próprio IBAMA (2025), a qualidade dos estudos vem caindo e muitos tem sido reprovado na fase de checklist. As principais questões identificadas são o não embasamento científico e o foco no diagnóstico ambiental, que tem sua relevância para a contextualização do ambiente em que se insere o empreendimento, contudo o foco deve estar na avaliação de impactos ambientais e nas medidas mitigadoras. O estudo, portanto, retorna ao empreendedor para ajustes e complementações, implicando em defasagem do cronograma físico-financeiro previsto/realizado e extensão do prazo para licenciamento.

Quanto ao RAS, se observa na prática que é um estudo bastante extenso, sobretudo na parte do diagnóstico, implicando ao empreendedor um prazo maior que o previsto para a elaboração do estudo e um prazo maior de avaliação para o órgão ambiental ou interveniente.

4.2.3 Integração planejamento e licenciamento

Atualmente, pelo menos no setor de transmissão de energia, a integração entre planejamento e licenciamento já não é nula, sobretudo quando consideramos a obrigatoriedade da elaboração dos Relatórios R (R1, R2, R3, R4 e R5), que contemplam aspectos socioambientais, técnicos e fundiários para a concepção de uma diretriz preferencial de traçado, incluindo consulta a órgãos intervenientes. Tudo isso antes da realização do leilão de transmissão de energia. Contudo, ainda que exista essa integração, ela está aquém do ideal. 

Nesse contexto, a normatização ou exigência legal da AAE e da AIC no momento de planejamento e tomada de decisão do setor, deixando de ser, portanto, uma ferramenta de uso voluntário, oportunizaria uma maior integração entre planejamento e licenciamento ambiental, afetando diretamente o cronograma da fase de licenciamento prévio ao:

• Propiciar a concepção de um projeto mais maduro desde a fase de planejamento e tomada de decisão do setor; 

• Proporcionar ao órgão ambiental licenciador do empreendimento um embasamento técnico suficiente para nortear um parecer sobre o enquadramento do rito, bem como a elaboração de um termo de referência para ser anexado ao edital do leilão;
• Dar conhecimento do projeto de forma antecipada aos stakeholders, incluindo a população afetada;
• Conferir a fase de licenciamento prévio um papel de refinamento tecnológico, técnico e locacional do projeto, levando em considerando aspectos socioambientais, bem como os impactos ambientais;
• Antecipação da consulta e gestão com intervenientes.
• Ganho de eficiência ambiental;

Conforme salientado por Sanchez (2008), levando em consideração o número de agentes envolvidos, há grande possibilidade de resistência destes à mudança de processos, portanto, caso a normatização/exigência legal venha a ser aplicada, é importante não transformar o proposto avanço em um obstáculo aos olhos dos tomadores de decisão, tampouco instituir um processo moroso, incompatível com os tempos de governo, ou burocrático e cheio de formalidades de procedimento, porém, vazio de conteúdo técnico relevante. Seria necessário que a própria EPE abrisse o processo de licenciamento, onde as custas poderiam ser repassadas a um empreendedor da escolha da EPE e após o leilão serem reembolsadas, assim como é praticado com os Relatórios R.

Adicionalmente, a cooperação técnica entre EPE e IBAMA para estudos prévios é crucial para orientar o traçado e antecipar desafios, contudo, a cooperação acordada atualmente ainda está aquém do ideal. A introdução do termo de referência nos editais de licitação das linhas de transmissão de energia é uma grande oportunidade de antecipar a etapa de avaliação de impactos, promovendo a concepção de projetos maduros, mitigação da assimetria de informações entre a fase de planejamento e de execução, redução de incertezas e, principalmente, não haveria necessidade de mudança do arcabouço legal ou infralegal para introduzir essa prática na rotina de planejamento e licitações. Outra forma de promover a integração entre planejamento e licenciamento é antecipar o estudo ambiental para antes da licitação, ou seja, só licitar, com o estudo ambiental validado pelo órgão ambiental.

4.2.4 Dificuldade de gestão de intervenientes

Foi identificado que algumas vezes o órgão interveniente tem dificuldade de cumprir os prazos desafiadores da portaria interministerial 60/2015, ou, no caso do IPHAN, da IN 01/2015 (recentemente atualizada pela IN 06/2025). Algumas vezes o órgão sequer se manifesta, mas em sua grande maioria a dificuldade é a agenda junto as comunidades afetadas para realização de oitivas.

No caso do IPHAN, para superar essa dificuldade, a autarquia atualizou a IN 01/2015, buscando conferir mais agilidade ao processo, a partir da concepção do Sistema de Avaliação de Impacto ao Patrimônio (SAIP), um sistema de informações geoespaciais que prometem a emissão de pareceres e emissão dos Termos de Referência Específico com maior agilidade, com possibilidade de ritos simplificados ou dispensas.

Além disso, garante sua participação no processo (i) ao possibilitar ser convocado a se manifestar pelo órgão ambiental, pelo empreendedor ou qualquer parte interessada; (ii) ainda que não seja instado a se manifestar, o próprio IPHAN pode se pronunciar e identificar, caso seja identificado potencial impacto sobre bens e (iii) ao ampliar seu escopo de atuação ao abranger a proteção dos bens acautelados em área de comunidades tradicionais.

Outro ponto que a nova IN faz notar é (i) a tentativa de conferir mais clareza e transparência ao processo, o que pode conferir eficiência ao processo ao incluir tipologias que não existiam na IN anterior; (ii) a consideração de obras emergências ou de urgência, atreladas a eventos climáticos; e (iii) a definição de prazos de manifestação e fluxos de análise.

Cumpre destacar a diferenciação de procedimentos e estudos, de acordo com o tipo de patrimônio com potencial de ser impactado pelo empreendimento, quais sejam: arqueológico, imaterial e material, garantindo acurácia ao processo.

4.2.5 Necessidade de uso de tecnologia e geoprocessamento como ferramenta de gestão para gerar eficiência

Ademais, inovações e soluções tecnológicas podem ser fundamentais para garantir eficiência, ou seja, redução de tempo e custos, aumento da qualidade e assertividade técnica. Exemplos de estratégias para aumentar a eficiência são: (i) ferramentas digitais, isto é, informações geoespaciais consolidadas em uma única plataforma de dados socioambientais reunindo diferentes bases de dados públicas e de estudos e monitoramentos ambientais; (ii) plataformas para acesso a processos de licenciamento acessíveis e de navegação intuitiva, sobretudo na esfera estadual; (ii) simuladores de enquadramento; (iii) bancos de dados públicos com prazos de emissão de licenças; (iv) modelagem de sistemas ambientais; e (v) ferramentas que automatizem ou facilitem a emissão de pareceres e de licenças ambientais.

4.2.6 A Nova Lei Geral do Licenciamento Ambiental (LGLA)

As tentativas de consolidação dos instrumentos infralegais que atualmente orientam os processos de licenciamento ambiental em um único documento são bem-vindas, todavia, não a qualquer custo. A publicação da Lei Geral do Licenciamento Ambiental, n° 15.190/2025, com o texto atual pode trazer o efeito contrário ao que se espera, aumentando a insegurança jurídica, que reflete em judicializações e mais morosidade ao processo, indo no caminho contrário da eficiência a que ela deveria orientar. A presunção da “boa fé” do empreendedor e da livre iniciativa não pode se sobrepor aos princípios da prevenção e precaução e tampouco se sobrepor a Constituição Federal (PEREIRA, 2025; CBAI, 2025; CAMBI, 2025). 

Atualmente, muitos artigos estão sendo objeto de Ação Direta de Inconstitucionalidade (ADI), instrumento jurídico usado para contestar leis ou atos normativos com o objetivo de vetar artigos. A matéria deverá ser julgada pelo Superior Tribunal Federal (STF). Portanto, conforme observado nos painéis dos principais congressos que discutem licenciamento Ambiental (CAMBI, 2025 e CBAI, 2025), a Lei gerou repercussão negativa a partir dos órgãos licenciadores e intervenientes, é provável que contribua para um processo de aumento da insegurança jurídica, pelo menos nos primeiros meses de vigência, dada a grande quantidade de artigos sendo matéria de ADI. A necessidade de celeridade não deve sobrepor ao papel fundamental de desenvolvimento sustentável do licenciamento ambiental.

Além disso, ao possibilitar Estados e Municípios a liberdade para licenciarem, a referida Lei cria uma brecha para interpretações e critérios divergentes, o que pode acarretar heterogeneidade de enquadramento e avaliação. 

Outro ponto importante são as dispensas de licenciamento e a modalidade de Licenças por Adesão e Compromisso (LAC), que abrangerão a maioria quase absoluta do volume de processos de licenciamento. 

Quanto aos quilombolas, apenas os titulados serão considerados, desconsiderando as que estão em trâmite para a titulação ou as autoidentificações. Além disso, notoriamente, a minoria das CRQs possui a titulação. 

Quanto às Unidades de Conservação, serão consideradas apenas aquelas que são diretamente afetadas, desconsiderando as faixas de proteção previstas na CONAMA nº 428/2010. 

A simplificação do rito pode reduzir a participação social, que hoje em dia, é baseada na Audiência Pública, consulta prévias e campanhas e comunicação.

Tudo isso pode abrir caminho para o não cumprimento da real função do licenciamento ambiental, que é a garantia da proteção do meio ambiente e o desenvolvimento sustentável. O real objetivo da referida Lei Geral deveria ser: compilar e consolidar o complexo arcabouço infralegal, que orienta o licenciamento ambiental; trazer critérios e parâmetros claros de enquadramento de empreendimentos, que não abram margem para interpretações; a desburocratização do processo com soluções que aumentem a eficiência no planejamento, na análise, na fiscalização nas emissões de pareceres, nas licenças e autorizações. E, sobretudo, para empreendimentos de transmissão de energia, que são de interesse público e estratégicos, deveria trazer uma medida efetiva de antecipação de estudos ambientais para a fase pré-leilão, ou seja, de planejamento do setor, de tomada de decisão dos agentes.

Em seu art. 17, a Lei traz que o licenciamento independe da emissão das certidões de uso e ocupação do solo por parte das Prefeituras, o que é benéfico ao processo.

Já o art. 14 revoga a exigência de anuência do IBAMA, no caso de supressão de Mata Atlântica primária ou secundária em estágio médio ou avançado de regeneração, o que é prejudicial do ponto de vista ambiental, pois o órgão licenciador responsável, seja de competência estadual ou municipal, eventualmente, pode não ter corpo técnico suficiente ou competente para avaliar o caso.

A nova Lei traz ainda a redução dos prazos de manifestação dos órgãos intervenientes como, por exemplo, a redução de 60 para 30 dias em relação à emissão de termo de referência, podendo ser estendido mais 15 dias, se justificado pelo órgão. Outro exemplo é o de manifestação de análise do EIA/RIMA, que, no caso das linhas de transmissão, saem de 09 meses para 90 dias, podendo postergar em mais 30, se justificado. Outra redução para demais estudos, que hoje em dia precisam de até 06 meses para a manifestação do órgão, com a nova Lei o órgão passaria a ter até 30 dias para se manifestar. 

Além disso, a nova Lei reduz o tempo de manifestação do órgão ambiental licenciador quanto a análise dos estudos ambientais da fase prévia, passando a ser 10 meses para EIA/RIMA, quando hoje são 12 meses. Esses prazos dificilmente serão cumpridos pelo órgão licenciador e intervenientes, levando em consideração as dificuldades enfrentadas por este e pelos intervenientes para cumprir os prazos atuais. 

A nova Lei traz a possibilidade de ritos, estudos e licenças alternativos, diferentes dos mais difundidos (trifásico). O que chama mais atenção é a Licença Ambiental Especial (LAE), que deve ser utilizada apenas para empreendimentos estratégicos, mediante publicação de decreto. A referida LAE seria emitida em um único ato após a análise obrigatória de EIA/RIMA e outros estudos em um prazo de até 12 meses. Como isso vai se dar e quais empreendimentos serão considerados prioritários podem vir a ampliar as incertezas. (PEREIRA, 2025)

Quanto aos intervenientes, as novidades trazidas pela nova Lei são: (i) a ausência de manifestação destes não impedirá a emissão de licença; (ii) a restrição dos horizontes de manifestação dos órgãos intervenientes, no momento de elaboração do Termo de Referência (TR), ao reduzir o buffer de influência das comunidades tradicionais de 8 para 5 km em bioma amazônico e de 5 para 3 km nos demais biomas; (iii) os órgãos gestores de unidades de conservação só poderão se manifestar em caso da Área Diretamente Afetada (ADA) do empreendimento estar afetando a Unidade de Conservação (UC) ou sua zona de amortecimento; (iv) apenas áreas indígenas com demarcação homologada ou com indígenas isolados serão contempladas pelo licenciamento ambiental; (v) para ter a oportunidade de emitir parecer quanto aos estudos e programas ambientais, as áreas indígenas, áreas de indígenas isolados e Comunidade Remanescente de Quilombo (CRQ) deverão estar contempladas pela Área de Interferência Direta (AID) do empreendimento.

4.2.7 Sugestões de melhoria

As medidas sugeridas visam aprimorar a efetividade do licenciamento ambiental federal de sistemas de transmissão, destacando-se: antecipação dos estudos ambientais estratégicos de avaliação de impactos socioambientais, para o momento do planejamento do setor, que tornem a componente socioambiental tão relevante quanto as componentes técnica e financeira; levar em consideração os impactos socioambientais cumulativos; inclusão de ritos e estudos alternativos (licenças ambientais concomitantes); incorporação de termos de referência nos editais de licitação; valorização do caráter opinativo dos órgãos intervenientes; consulta de processos de licenciamentos estaduais em plataformas intuitivas e de fácil acesso; participação popular no planejamento; realizar o leilão já com os estudos ambientais aceitos pelo órgão licenciador; consolidação de bases de dados socioambientais públicas georreferenciadas em plataforma única, acessível e de navegabilidade intuitiva; e consulta facilitada às normativas que orientam o licenciamento ambiental. 

Tomando como exemplo o IPHAN, ao atualizar a IN 01/2015 a partir da publicação da IN 06/2015, os agentes deveriam promover atualizações em suas resoluções, portarias e instruções normativas que orientem os procedimentos de licenciamento ambiental, como a Portaria Interministerial 60/2015, a Portaria MMA 421/2011, e, sobretudo a LGLA entre outras, com o intuito de promover as sugestões supracitadas de melhoria de gestão e de eficiência nos processos e procedimentos de licenciamento ambiental e demais determinações que tragam clareza e eficácia, sem comprometer a proteção ao meio ambiente.

Os quadros Quadro 2, Quadro 3 e Quadro 4, abaixo, consolidam a análise dos supracitados processos de licenciamento ambiental federal, das normativas federais e estaduais, da literatura técnica e dos eventos do setor, demonstrando os principais pontos críticos e as sugestões de melhoria para o processo de licenciamento ambiental de sistemas de transmissão.

Componente Legal/normativo

Quadro 2 – Sugestões de melhorias para o enfrentamento dos obstáculos identificados, de acordo com o seu componente.

Fonte: Elaboração Própria

Componente Gestão pública

Quadro 3 – Sugestões de melhorias para o enfrentamento dos obstáculos identificados, de acordo com o seu componente.

Fonte: Elaboração Própria

Componente Técnico

Quadro 4 – Sugestões de melhorias para o enfrentamento dos obstáculos identificados, de acordo com o seu componente.

Fonte: Elaboração Própria

5 CONCLUSÃO

Conforme visto ao longo do estudo, a expectativa de expansão da malha de transmissão de energia no Brasil, conforme os estudos de planejamento do setor, tende a agravar os pontos críticos do licenciamento ambiental destes empreendimentos, caso não haja melhorias técnicas, normativas e de gestão pública. A inação pode desalinhar geração e transmissão, resultando em curtailment e prejuízos ao sistema e, consequentemente, para a sociedade.

A análise dedicada aos prazos mostrou que nos processos de licenciamento ambiental federal de sistemas de transmissão que seguem o rito ordinário, os prazos médios para emissões de LP e LI estão dentro do limite máximo preconizado pela Portaria n°421/2011. Já nos processos que seguiram o rito simplificado, a média dos prazos de manifestação para emissão da LP e LI ficaram acima das preconizadas pela referida Portaria, o que nos permite inferir que no cenário simplificado os prazos atualmente estabelecidos são irreais e difíceis de serem cumpridos para manifestações dos órgãos ambientais e, principalmente, para a manifestação dos órgãos intervenientes.

A análise normativa e processual revelou que os principais entraves nos processos de licenciamento ambiental de sistemas de transmissão de energia elétrica são de natureza técnica, normativa e de gestão pública. Exemplos incluem: ausência de padronização de enquadramento entre entes federativos; exceder os limites do papel do licenciamento; lacuna para uso de tecnologia; gestão de intervenientes e agentes; carência de pessoal e orçamento limitado nos órgãos ambientais; fragmentação entre planejamento e o licenciamento ambiental; necessidade de antecipação judicializações; qualidade ruim dos estudos e baixa ou ineficiente participação popular; falta de acessibilidade aos processos de licenciamento estaduais; ferramenta pública que consolide dados georreferenciados e etc. Todos esses exemplos comprometem os prazos dentro do processo de licenciamento ambiental.

O período de adaptação dos órgãos ambientais e intervenientes a nova LGLA preocupa no sentido da incerteza quanto aos ritos e procedimentos a serem seguidos nessa transição. Essas incertezas podem acarretar judicializações e proporcionar o efeito contrário ao esperado, que é trazer um cronograma menor de licenciamento. Em decorrência da nova lei, surge a necessidade de atualização da Portaria MMA n° 421/2011 e das demais portarias e instruções normativas dos órgãos ambientais e intervenientes que orientam o processo de licenciamento ambiental. 

Integração do planejador com o órgão licenciador; antecipação dos estudos ambientais, a serem realizados na fase de planejamento, antes da realização do leilão; acessibilidade aos processos; plataforma pública com dados socioambientais georreferenciados consolidados; ritos e estudos alternativos; dentre outras propostas de soluções verificadas, podem trazer celeridade e eficiência ao processo, sem perda da avaliação de impactos e da manutenção do meio ambiente sadio e direito difuso.

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¹ Discente do Mestrado Profissional do Programa de Engenharia Ambiental (PEA) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Centro de Tecnologia (Escola Politécnica). e-mail: leobarbosa94.lb@gmail.com
² Docente do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental (PEA) da UFRJ. Escola Politécnica do Centro de Tecnologia. Doutora em Ecologia e Recursos Naturais pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). e-mail: mfquintela@gmail.com
³ Docente do Departamento de Engenharia Agrícola e Meio Ambiente da Universidade Federal Fluminense (UFF). Campus Praia Vermelha. Doutor em Planejamento Ambiental pelo Programa de Planejamento Energético (COPPE/UFRJ). e-mail: ricofelixc@gmail.com

Fernando André de Oliveira Duarte¹

Resumo 

O presente estudo analisou a adequação (remodelação e colocação em operação) de uma Estação de Tratamento de Efluentes Industriais (ETEI) em uma empresa do setor de saneantes (detergentes e desinfetantes), localizada em Manaus/AM, diante da geração de efluentes com elevada carga orgânica, presença de tensoativos e variações significativas de pH. O problema de pesquisa consistiu em verificar de que forma intervenções estruturais e operacionais, associadas a processos físicoquímicos, podem reduzir a carga poluidora e assegurar conformidade com a legislação ambiental vigente. Partiu-se da hipótese de que o reordenamento das etapas de tratamento, com controle de dosagem e monitoramento sistemático, elevaria a eficiência do sistema e a estabilidade operacional. O objetivo foi analisar tecnicamente a adequação da ETEI e seus efeitos na eficiência do tratamento e no atendimento aos padrões legais. Adotou-se estudo de caso, com visitas técnicas, análise documental e avaliação de parâmetros físico-químicos (pH, turbidez, DQO e DBO), comparando-se o cenário anterior e posterior às intervenções, incluindo coagulação, floculação, sedimentação e polimento por carvão ativado. Os resultados indicaram melhoria da estabilidade operacional e expressiva redução das cargas orgânicas, com atendimento aos limites da Resolução CONAMA nº 430/2011 no período monitorado. Concluiu-se que a adequação integrada, aliando intervenção técnica e padronização operacional, é viável e eficaz para ETEIs no setor de saneantes, desde que acompanhada de monitoramento contínuo.

Palavras-chave: Tratamento De Efluentes. Saneantes. Processos Físico-Químicos. Carvão Ativado. Conformidade Ambiental.

1.  Introdução

O crescimento do setor industrial brasileiro ampliou a geração de efluentes líquidos com características mais complexas, o que exige soluções técnicas eficazes e compatíveis com a legislação ambiental vigente. Na indústria de saneantes (detergentes, desinfetantes e produtos de limpeza), os efluentes apresentam elevada carga orgânica, presença de surfactantes, sólidos suspensos, variações significativas de pH e compostos de difícil degradação. Assim, a adoção de sistemas de tratamento adequados é necessária antes do lançamento em corpos hídricos receptores.

Nesse cenário, as Estações de Tratamento de Efluentes Industriais (ETEIs) configuram-se como elementos centrais para a mitigação dos impactos ambientais associados às atividades produtivas, especialmente quando dimensionadas e operadas de forma compatível com as especificidades do efluente gerado.

Entre as tecnologias disponíveis, os processos físico-químicos têm se destacado como alternativas eficientes para o tratamento de efluentes industriais do setor de saneantes, sobretudo em situações que envolvem altas concentrações de matéria orgânica, cor, turbidez e compostos recalcitrantes.

Técnicas como coagulação, floculação, neutralização química e filtração com carvão ativado permitem a remoção significativa de poluentes e apresentam relativa flexibilidade operacional, com possibilidade de adaptação a sistemas já existentes. Nesse contexto, a adequação e a otimização de ETEs industriais por meio desses processos tornam-se estratégias relevantes do ponto de vista ambiental e econômico, especialmente quando envolvem a reativação ou remodelação de infraestruturas previamente implantadas.

O tratamento de efluentes industriais por processos físico-químicos é descrito na literatura como um conjunto de operações unitárias que combinam mecanismos físicos e reações químicas para remover sólidos suspensos e coloidais, além de substâncias dissolvidas. Metcalf e Eddy (2014) caracterizam esses processos como operações destinadas à remoção de sólidos e compostos dissolvidos por meio da adição de reagentes químicos. Di Bernardo e Dantas (2005) detalham os mecanismos de coagulação e floculação, definindo a coagulação como a desestabilização de partículas coloidais pela adição de coagulantes e a floculação como a agregação dessas partículas para a formação de flocos. Von Sperling (2014) destaca a neutralização química como etapa crítica em efluentes com pH extremo, como os do setor de saneantes. Jordão e Pessôa (2017) reforçam a flexibilidade desses processos para adaptação a sistemas existentes. Bansal e Goyal (2005) abordam a adsorção em carvão ativado como etapa de polimento voltada à remoção de compostos orgânicos dissolvidos e recalcitrantes. Em conjunto, essas abordagens indicam que o tratamento físico-químico evolui de uma definição geral para a especificação de etapas e a incorporação de processos avançados de polimento, evidenciando sua aplicabilidade a efluentes industriais com diferentes perfis.

Dados recentes evidenciam a magnitude do desafio enfrentado pelo setor industrial no Brasil. Informações disponibilizadas pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), por meio da Pesquisa Industrial Anual – Produto (PIA-Produto), permitem acompanhar a produção industrial de diferentes segmentos, incluindo aqueles associados a produtos de limpeza e saneantes, oferecendo subsídios para contextualizar a relevância do tema e seus impactos na geração de efluentes (IBGE, 2024).

Paralelamente, estudos da Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA) indicam que parcela expressiva dos efluentes industriais gerados no país ainda apresenta desafios relacionados ao tratamento adequado, contribuindo para a degradação de corpos hídricos e o comprometimento da qualidade ambiental. Estimase que efluentes industriais com elevada Demanda Química de Oxigênio (DQO), quando lançados sem tratamento apropriado, aceleram processos de eutrofização, reduzem o oxigênio dissolvido e afetam diretamente a biodiversidade aquática, além de representarem riscos à saúde pública (ANA, 2023).

No âmbito legal, a Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 430/2011 estabelece limites rigorosos para o lançamento de efluentes líquidos, exigindo que empreendimentos industriais promovam o tratamento prévio de seus resíduos líquidos de modo a garantir o atendimento aos padrões estabelecidos (BRASIL, 2011).

Contudo, na prática, observa-se que diversas empresas, sobretudo de médio porte, enfrentam dificuldades técnicas, operacionais e financeiras para manter suas estações de tratamento em pleno funcionamento, resultando em sistemas subutilizados, desativados ou ineficientes. Essa situação demonstra uma discrepância entre a exigência normativa e a implementação de soluções ambientalmente adequadas.

Diante desse contexto, define-se o seguinte problema de pesquisa: de que forma a adequação de uma ETEI, por meio de processos físico-químicos, pode contribuir para reduzir a carga poluidora gerada por uma indústria de saneantes, assegurando a conformidade com a legislação ambiental e promovendo a sustentabilidade do processo produtivo?

Com base nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo analisar a adequação de uma ETEI, por meio da aplicação de processos físico-químicos, em uma indústria do setor de saneantes, a partir de um estudo de caso em Manaus/AM. Como objetivos específicos, buscou-se caracterizar o efluente industrial gerado pela atividade produtiva; avaliar as condições estruturais e operacionais da ETE existente; descrever e analisar as etapas de tratamento físico-químico implementadas; verificar a eficiência do sistema na redução de parâmetros poluentes, especialmente a DQO; e analisar a conformidade dos resultados obtidos com os limites estabelecidos pela legislação ambiental vigente.

A realização deste estudo justifica-se pela relevância ambiental, técnica e acadêmica do tema. Do ponto de vista ambiental, a adequação de sistemas de tratamento de efluentes industriais contribui diretamente para a preservação dos recursos hídricos e para a redução dos impactos negativos associados ao lançamento de poluentes. Sob a perspectiva técnica, o trabalho oferece subsídios práticos para a otimização de ETEs existentes, demonstrando a aplicabilidade de processos físico-químicos em contextos reais do setor industrial.

No campo acadêmico, a pesquisa amplia o debate sobre soluções sustentáveis para o tratamento de efluentes industriais, especialmente no segmento de saneantes, ainda pouco explorado em estudos de caso detalhados. O estudo contribui para profissionais, pesquisadores e gestores ambientais ao articular fundamentação teórica, aplicação prática e requisitos de responsabilidade socioambiental.

2.  Desenvolvimento

        2.1 Revisão da Literatura

        2.1.1 Tratamento de Efluentes Industriais e seus Impactos Ambientais

O tratamento de efluentes industriais constitui um dos principais instrumentos de controle ambiental associados às atividades produtivas contemporâneas, sobretudo em setores que utilizam grande volume de água e geram resíduos líquidos com elevada carga poluidora. De modo geral, os efluentes industriais apresentam composição físico-química significativamente distinta dos esgotos domésticos, variando conforme o tipo de processo produtivo, matérias-primas utilizadas e práticas operacionais adotadas (METCALF; EDDY, 2014).

Segundo Metcalf e Eddy (2014), os efluentes industriais podem conter altas concentrações de matéria orgânica, sólidos suspensos, óleos, graxas e substâncias tóxicas, o que exige sistemas de tratamento específicos e tecnicamente adequados para evitar impactos significativos ao meio ambiente.

A ausência ou insuficiência de tratamento desses efluentes antes do lançamento em corpos hídricos representa uma das principais fontes de degradação ambiental associadas à atividade industrial. Von Sperling (2014:27) destaca que “o despejo de efluentes sem tratamento adequado compromete a qualidade das águas superficiais”, favorecendo processos de poluição orgânica, redução do oxigênio dissolvido e alteração das condições ecológicas dos ecossistemas aquáticos. Esses efeitos são particularmente intensos em corpos d’água de menor capacidade de autodepuração, comuns em áreas urbanas e industriais.

Entre os impactos ambientais mais recorrentes associados aos efluentes industriais, destaca-se a eutrofização, processo caracterizado pelo enriquecimento excessivo das águas por matéria orgânica e nutrientes. A elevada carga orgânica presente nos efluentes industriais promove o aumento da atividade microbiana, intensificando o consumo de oxigênio dissolvido e podendo levar à mortandade de organismos aquáticos. Tal fenômeno evidencia a relação direta entre o lançamento inadequado de efluentes e a perda da biodiversidade aquática (JORDÃO; PESSÔA, 2017). Outro aspecto relevante refere-se à DQO, parâmetro amplamente utilizado para avaliar o potencial poluidor de efluentes industriais. A DQO representa a quantidade de oxigênio necessária para oxidar quimicamente a matéria orgânica presente no efluente e, quando elevada, indica forte pressão sobre o corpo receptor. Valores elevados de DQO estão associados a processos de degradação acelerada da qualidade da água, com impactos diretos sobre a fauna, a flora aquática e os usos múltiplos dos recursos hídricos (DI BERNARDO; DANTAS, 2005).

Além dos impactos ecológicos, o lançamento inadequado de efluentes industriais também acarreta riscos à saúde pública, sobretudo em regiões onde os corpos hídricos são utilizados para abastecimento, recreação ou atividades econômicas. A Fundação Nacional de Saúde (FUNASA) ressalta que a contaminação das águas por efluentes industriais pode favorecer a disseminação de doenças e comprometer a segurança sanitária das populações expostas direta ou indiretamente a esses recursos. Nessa perspectiva, o tratamento de efluentes constitui exigência ambiental e medida preventiva de saúde coletiva (BRASIL, 2006).

A literatura técnica aponta que os impactos ambientais dos efluentes industriais não se limitam aos corpos d’água superficiais, podendo alcançar também os solos e as águas subterrâneas. Quando há infiltração de efluentes inadequadamente tratados no solo, pode ocorrer contaminação das águas subterrâneas, ampliando o alcance espacial dos danos ambientais e dificultando os processos de remediação. Essa dinâmica reforça a necessidade de sistemas de tratamento eficientes e integrados à gestão ambiental das indústrias.

No contexto brasileiro, a preocupação com os impactos dos efluentes industriais é reforçada pelos diagnósticos elaborados por órgãos oficiais. A ANA aponta que uma parcela significativa dos corpos hídricos monitorados no país apresenta comprometimento da qualidade da água, em parte associado ao lançamento de efluentes industriais com tratamento insuficiente. Esses dados evidenciam que, apesar dos avanços normativos, ainda persistem desafios relevantes na efetiva implementação de sistemas de tratamento adequados (ANA, 2023).

Nesse contexto, o tratamento de efluentes industriais é um componente essencial para o desenvolvimento sustentável, ao conciliar a continuidade das atividades produtivas com a preservação ambiental. A adoção de tecnologias adequadas, o correto dimensionamento dos sistemas e a manutenção de rotinas de operação e manutenção contribuem significativamente para a redução da carga poluidora e para o atendimento aos padrões legais de lançamento. Assim, o tratamento eficiente dos efluentes passa a ser compreendido como investimento ambiental e não apenas como custo operacional.

Os processos de tratamento, quando bem aplicados, viabilizam a mitigação dos impactos ambientais, a melhoria da imagem institucional das empresas e a redução de riscos legais. Indústrias que investem na eficiência de suas estações de tratamento tendem a apresentar maior conformidade ambiental e menor incidência de sanções administrativas, além de ganhos associados à racionalização do uso da água. Essa perspectiva reforça a integração entre desempenho ambiental e gestão empresarial. A literatura técnica indica que o tratamento de efluentes industriais deve ser planejado a partir das características específicas do efluente gerado e dos impactos potenciais ao meio ambiente. Não existem soluções universais, sendo indispensável a análise técnica detalhada de cada caso para a escolha das tecnologias mais adequadas (METCALF; EDDY, 2014).

        2.1.2 Caracterização dos Efluentes Industriais do Setor de Saneantes

Os efluentes industriais gerados no setor de saneantes apresentam características singulares que os diferenciam de outros efluentes industriais e, sobretudo, dos esgotos domésticos. Esse segmento produtivo envolve a fabricação de detergentes, desinfetantes, alvejantes, amaciantes e produtos afins, os quais utilizam matériasprimas químicas variadas, como tensoativos, solventes, fragrâncias, corantes e agentes alcalinos ou ácidos (METCALF; EDDY, 2014).

Uma das principais características dos efluentes do setor de saneantes é a elevada DQO, decorrente da alta concentração de matéria orgânica e de compostos oxidáveis presentes nas formulações. Em operações como lavagem de tanques, envase e limpeza de equipamentos, é comum ocorrer aumento significativo de carga orgânica e de sólidos, o que impõe desafios técnicos relevantes para o tratamento e para o atendimento aos padrões legais de lançamento.

Além da DQO, a presença de surfactantes constitui um dos aspectos mais críticos desses efluentes. Os tensoativos, amplamente utilizados para conferir propriedades detergentes aos produtos, apresentam comportamento químico específico no meio aquático, podendo formar espumas persistentes e dificultar processos convencionais de tratamento (VON SPERLING, 2014).

Segundo Von Sperling (2014:89), “os surfactantes reduzem a tensão superficial da água e podem interferir na transferência de oxigênio, agravando os impactos ambientais quando lançados sem tratamento adequado”. Essa característica reforça a necessidade de processos de tratamento capazes de remover ou reduzir esses compostos.

Outro elemento marcante na caracterização dos efluentes de saneantes é a grande variação de pH observada ao longo do processo produtivo. Dependendo do tipo de produto fabricado, os efluentes podem apresentar caráter fortemente alcalino ou ácido. Variações abruptas de pH comprometem a eficiência de diversos processos de tratamento, além de potencializarem impactos adversos nos corpos receptores (DI BERNARDO; DANTAS, 2005).

A presença de sólidos suspensos e dissolvidos também é recorrente nesses efluentes, especialmente em decorrência de resíduos de matérias-primas, embalagens, aditivos e precipitados formados durante o processo produtivo. A concentração de sólidos influencia diretamente a turbidez e a eficiência das etapas subsequentes de tratamento, exigindo controle adequado das unidades de coagulação, floculação e sedimentação para evitar arraste de partículas e instabilidades no processo. Outro aspecto relevante refere-se à variabilidade temporal e operacional dos efluentes gerados. Em ambientes industriais, a carga poluidora pode variar significativamente ao longo do dia e entre diferentes turnos de produção, em função de mudanças nas formulações e nos volumes processados. No setor de saneantes, essa variabilidade tende a ser acentuada, o que demanda sistemas de equalização capazes de amortecer picos de carga e vazão.

Do ponto de vista ecotoxicológico, os efluentes de saneantes podem conter substâncias com potencial tóxico para organismos aquáticos, mesmo quando presentes em baixas concentrações. Compostos químicos oriundos de atividades industriais podem afetar a biota aquática de forma cumulativa, alterando cadeias tróficas e a dinâmica dos ecossistemas. Essa constatação reforça a importância de uma caracterização detalhada do efluente como etapa inicial do tratamento.

A literatura também aponta que a biodegradabilidade desses efluentes pode ser limitada, em função da presença de compostos recalcitrantes e sintéticos. Metcalf e Eddy (2014) observam que determinados tensoativos e aditivos utilizados em saneantes apresentam baixa degradabilidade biológica, o que reduz a eficiência de processos exclusivamente biológicos e justifica a adoção de tratamentos físicoquímicos como alternativa ou complemento. Essa característica é central para a escolha tecnológica analisada neste estudo.

Do ponto de vista operacional, a caracterização inadequada dos efluentes de saneantes pode levar ao subdimensionamento ou à ineficiência das estações de tratamento. Falhas no diagnóstico inicial do efluente industrial comprometem o desempenho global do sistema e elevam custos operacionais, especialmente em setores com efluentes de alta complexidade química. Assim, a caracterização correta assume papel estratégico no planejamento do tratamento.

Por fim, a caracterização dos efluentes industriais do setor de saneantes deve ser tratada como um processo contínuo, que subsidia tanto o projeto quanto a operação das estações de tratamento. A atualização periódica dos dados de caracterização permite ajustes operacionais, melhora a eficiência na remoção de poluentes e favorece o atendimento às exigências legais. Dessa forma, compreender as particularidades desses efluentes é condição essencial para definir soluções técnicas eficazes e ambientalmente responsáveis.

        2.1.3 Estações de Tratamento de Efluentes Industriais (ETEIs): Concepção, Operação e Desafios

As ETEIs são sistemas projetados para remover ou reduzir contaminantes presentes nos efluentes gerados pelas atividades produtivas, de modo a minimizar impactos ambientais e atender às exigências legais de lançamento. Diferentemente das estações destinadas ao tratamento de esgotos domésticos, as ETEIs devem ser concebidas a partir de uma análise detalhada das características específicas do efluente industrial, considerando sua composição físico-química, variabilidade de vazão e carga poluidora. O sucesso de uma estação de tratamento industrial depende diretamente da compatibilidade entre o processo adotado e as características do efluente a ser tratado (METCALF; EDDY, 2014).

A concepção de uma ETEI envolve etapas fundamentais que incluem o diagnóstico do efluente, a definição das tecnologias de tratamento e o dimensionamento das unidades operacionais. Von Sperling (2014) evidencia que a fase de projeto deve considerar não apenas os parâmetros médios do efluente, como também os cenários de pico, comuns em ambientes industriais, a fim de garantir estabilidade operacional ao sistema. Nesse sentido, a adoção de unidades como tanques de equalização tornase estratégica para amortecer variações bruscas de carga e vazão.

No que se refere às tecnologias empregadas, as ETEIs podem combinar processos físicos, químicos e biológicos, conforme a natureza do efluente. Jordão e Pessôa (2017) observam que, em efluentes industriais com elevada carga orgânica e presença de compostos específicos, os processos físico-químicos frequentemente assumem papel central, seja como tratamento principal ou como etapa complementar aos sistemas biológicos. Essa flexibilidade tecnológica é uma das características marcantes das ETEIs, mas também representa um desafio em termos de operação e controle.

A operação adequada de uma ETEI exige acompanhamento contínuo dos parâmetros de processo e dos indicadores de desempenho do sistema. Segundo Di Bernardo e Dantas (2005:145), “a eficiência das etapas de coagulação, floculação e sedimentação está diretamente associada ao controle rigoroso de variáveis como pH, dosagem de produtos químicos e tempo de mistura”. Pequenas variações nesses parâmetros podem comprometer significativamente a remoção de poluentes e a qualidade do efluente tratado.

Entre os principais desafios operacionais das ETEIs, destaca-se a manutenção da eficiência ao longo do tempo. Na prática, muitas estações industriais apresentam queda de desempenho quando não há manutenção preventiva e corretiva, reposição de componentes e controle consistente das variáveis de processo. Essa situação demonstra que a eficiência de uma ETEI depende do projeto e da gestão operacional contínua.

Outro desafio recorrente está relacionado à capacitação da equipe responsável pela operação da estação. A ausência de operadores treinados e de rotinas operacionais bem definidas contribui para falhas no tratamento e para o descumprimento de padrões ambientais. Em ambientes industriais, onde os processos produtivos são dinâmicos, essa limitação tende a ser ainda mais crítica, exigindo investimento permanente em treinamento e atualização técnica (BRASIL, 2006).

A gestão do lodo gerado durante o tratamento constitui outro aspecto desafiador na operação das ETEIs. O manejo inadequado do lodo pode elevar custos operacionais e gerar novos passivos ambientais, comprometendo a sustentabilidade do sistema como um todo. Assim, a concepção da ETEI deve prever soluções técnicas para o adensamento, desidratação e destinação final adequada desses resíduos.

Do ponto de vista institucional e legal, as ETEIs também enfrentam desafios relacionados à conformidade normativa. Destaca-se que muitas estações industriais operam de forma intermitente ou com eficiência limitada, dificultando o atendimento contínuo aos padrões estabelecidos pela legislação ambiental. Esse cenário reforça a necessidade de integração entre projeto, operação e monitoramento como estratégia para assegurar a regularidade ambiental (ANA, 2023).

Estudos de avaliação e otimização de ETEIs evidenciam que a readequação de sistemas existentes pode ser uma alternativa viável frente à implantação de novas estações. Ajustes operacionais, correções de falhas estruturais e modificações pontuais em unidades de tratamento podem resultar em ganhos expressivos de eficiência, com redução significativa da carga poluidora lançada. Tais experiências reforçam a importância de abordagens baseadas em diagnóstico técnico detalhado e monitoramento sistemático.

Por fim, a literatura técnica indica que os desafios associados às ETEIs não devem ser tratados como eventos isolados, mas como condições inerentes à complexidade do tratamento de efluentes industriais. A concepção integrada, a gestão operacional e o monitoramento contínuo são determinantes para manter o desempenho ambiental das estações (METCALF; EDDY, 2014).

        2.1.4 Processos Físico-Químicos Aplicados ao Tratamento de Efluentes Industriais

Os processos físico-químicos desempenham papel central no tratamento de efluentes industriais, especialmente em situações nas quais a composição do efluente apresenta elevada carga orgânica, substâncias recalcitrantes ou baixa biodegradabilidade. Esses processos baseiam-se na adição de reagentes químicos e na aplicação de princípios físicos para promover a remoção de poluentes por meio de reações químicas, formação de agregados e separação sólido-líquido. Os tratamentos físico-químicos são amplamente empregados como etapa principal ou complementar em efluentes industriais complexos, nos quais os sistemas biológicos isolados não atingem a eficiência desejada (METCALF; EDDY, 2014).

Entre os processos mais utilizados destaca-se a coagulação, etapa responsável pela desestabilização das partículas coloidais presentes no efluente. Segundo Di Bernardo e Dantas (2005), a coagulação ocorre a partir da adição de coagulantes químicos, como sais de alumínio ou ferro, que neutralizam as cargas elétricas das partículas, favorecendo sua aglomeração. Essa etapa é fundamental em efluentes industriais ricos em sólidos suspensos, corantes e matéria orgânica dispersa, como aqueles provenientes do setor de saneantes.

Na sequência do processo, a floculação atua promovendo o crescimento dos flocos formados na coagulação, por meio de agitação lenta e controlada. A eficiência da floculação depende diretamente do gradiente de velocidade, do tempo de mistura e do uso adequado de polímeros auxiliares, que aumentam a resistência e o tamanho dos flocos (JORDÃO; PESSÔA, 2017).

A sedimentação é outro processo físico-químico amplamente aplicado, responsável pela separação dos flocos formados, utilizando a ação da gravidade. De acordo com Von Sperling (2014:145), “essa etapa permite a remoção significativa de sólidos sedimentáveis e parte da matéria orgânica associada, reduzindo a carga poluidora do efluente antes das etapas subsequentes”. Em ETEIs, a sedimentação assume relevância especial por contribuir para a redução da turbidez e da DQO.

O controle e a correção do pH constituem processos essenciais no tratamento físicoquímico de efluentes industriais. O pH influencia diretamente a eficiência da coagulação, da floculação e de diversas reações químicas envolvidas no tratamento, sendo comum a necessidade de neutralização prévia em efluentes industriais com caráter ácido ou alcalino acentuado. Essa etapa é particularmente relevante no setor de saneantes, onde as variações de pH são frequentes (DI BERNARDO; DANTAS, 2005).

Além das etapas clássicas, a filtração é frequentemente utilizada como processo complementar, especialmente para o polimento final do efluente tratado. Metcalf e Eddy (2014) observam que sistemas de filtração permitem a remoção de partículas finas remanescentes, melhorando significativamente a qualidade do efluente antes do lançamento ou de etapas adicionais de tratamento. A filtração pode ser realizada por meios granulares, multicamadas ou associada ao uso de carvão ativado.

O uso do carvão ativado, embora frequentemente tratado como etapa específica, integra o conjunto de processos físico-químicos aplicados ao tratamento de efluentes industriais. O carvão ativado apresenta elevada área superficial e capacidade de adsorção, sendo eficaz na remoção de compostos orgânicos dissolvidos, cor, odor e substâncias recalcitrantes. Essa tecnologia é amplamente recomendada para efluentes industriais de elevada complexidade química (BANSAL; GOYAL, 2005). Estudos de caso analisados na literatura demonstram que os processos físicoquímicos apresentam elevada eficiência quando corretamente dimensionados e operados. Em geral, são observadas reduções relevantes de DQO e turbidez após a otimização das dosagens químicas, dos tempos de mistura e do desempenho das unidades de separação sólido-líquido, evidenciando a importância do controle operacional. Esses resultados reforçam a aplicabilidade desses processos em ambientes industriais reais.

Outro aspecto relevante refere-se à flexibilidade dos processos físico-químicos frente às variações de carga e vazão dos efluentes industriais. Diferentemente de sistemas exclusivamente biológicos, os tratamentos físico-químicos podem apresentar respostas mais rápidas a mudanças operacionais, tornando-se alternativas viáveis para indústrias com produção intermitente ou com oscilações de composição do efluente. Essa característica é particularmente vantajosa no setor de saneantes, marcado por variações de formulação e ciclos de limpeza de equipamentos. Além disso, a literatura técnica recomenda que os processos físico-químicos sejam definidos como parte de uma estratégia integrada de tratamento e gestão ambiental. A combinação adequada de processos físicos, químicos e, quando aplicável, biológicos pode elevar a eficiência e contribuir para a conformidade legal (METCALF; EDDY, 2014).

              2.1.5 Uso do Carvão Ativado como Etapa de Polimento de Efluentes Industriais

O carvão ativado tem sido amplamente empregado como etapa de polimento no tratamento de efluentes industriais, especialmente em sistemas nos quais se busca elevar a qualidade do efluente tratado antes do lançamento em corpos hídricos ou do reuso industrial (METCALF; EDDY, 2014).

Essa tecnologia destaca-se pela elevada capacidade de adsorção de compostos orgânicos dissolvidos, cor, odor e substâncias recalcitrantes que não são completamente removidas nas etapas anteriores do tratamento físico-químico. O carvão ativado apresenta uma estrutura altamente porosa, com grande área superficial específica, o que favorece a retenção de contaminantes por forças físicas e químicas (BANSAL; GOYAL, 2005).

No contexto do tratamento de efluentes industriais, o uso do carvão ativado é frequentemente associado ao aprimoramento da eficiência global do sistema. Metcalf e Eddy (2014) afirmam que essa etapa é particularmente indicada para efluentes que apresentam compostos orgânicos de difícil degradação, os quais permanecem no efluente mesmo após processos de coagulação, floculação e sedimentação. Assim, o carvão ativado atua como um complemento estratégico, reduzindo concentrações residuais de poluentes e contribuindo para o atendimento aos padrões legais. A adsorção é o principal mecanismo responsável pela eficiência do carvão ativado no tratamento de efluentes. Esse processo ocorre quando as moléculas dos contaminantes são atraídas e retidas na superfície do material adsorvente, em função de interações físicas e químicas, como forças de Van der Waals e ligações químicas específicas. Esse mecanismo explica a elevada eficiência do carvão ativado na remoção de compostos orgânicos dissolvidos, frequentemente associados a valores residuais de DQO.

No setor industrial de saneantes, a etapa de carvão ativado é especialmente relevante devido à presença de tensoativos, fragrâncias e aditivos orgânicos nos efluentes, que podem permanecer mesmo após a clarificação físico-química. Nesses casos, o carvão ativado pode atuar como etapa final de polimento, contribuindo para a melhoria estética do efluente (redução de cor e odor) e para maior segurança ambiental do lançamento.

A literatura técnica aponta que o desempenho do carvão ativado depende de diversos fatores operacionais, como tempo de contato, granulometria do material, vazão do efluente e concentração inicial dos contaminantes. Bansal e Goyal (2005) ressaltam que a eficiência da adsorção é maximizada quando o sistema é adequadamente dimensionado, garantindo contato suficiente entre o efluente e o meio adsorvente. A negligência desses fatores pode resultar em saturação precoce do carvão e redução da eficiência do tratamento.

Outro aspecto relevante refere-se à escolha entre Carvão Ativado em Pó (CAP) e Carvão Ativado Granular (CAG). O CAP é geralmente utilizado em aplicações temporárias ou emergenciais, enquanto o CAG é mais indicado para sistemas contínuos de tratamento e polimento, devido à maior facilidade de operação e regeneração. Em ETEs industriais, o uso de CAG em filtros de leito fixo é uma das configurações mais adotadas (METCALF; EDDY, 2014).

Do ponto de vista ambiental e econômico, a aplicação do carvão ativado deve ser analisada de forma integrada ao sistema de tratamento. Embora o custo inicial do material adsorvente possa ser relevante, sua utilização como etapa de polimento pode reduzir gastos associados a não conformidades ambientais, retrabalhos operacionais e riscos de sanções, além de contribuir para maior estabilidade do sistema.

Estudos e aplicações técnicas em estações de tratamento industriais indicam que a inclusão do carvão ativado pode contribuir para a redução de DQO residual e para o aprimoramento de parâmetros estéticos do efluente tratado, como cor e odor. Essa etapa, quando bem dimensionada e operada, tende a elevar a robustez do sistema e a confiabilidade do polimento final, especialmente em efluentes com presença de compostos orgânicos dissolvidos.

Além da eficiência na remoção de poluentes, o carvão ativado também contribui para a melhoria da percepção ambiental da atividade industrial. A redução de cor, odor e compostos orgânicos residuais diminui significativamente os impactos visuais e olfativos associados ao lançamento de efluentes, favorecendo a aceitação social dos empreendimentos industriais. Essa dimensão social reforça a relevância dessa tecnologia no contexto da sustentabilidade (VON SPERLING, 2014).

Assim, a literatura técnica indica que o uso do carvão ativado como etapa de polimento deve ser precedido por tratamento físico-químico eficiente, a fim de evitar a sobrecarga do meio adsorvente. O carvão ativado tende a apresentar melhor desempenho quando aplicado a efluentes previamente clarificados, nos quais a maior parte dos sólidos e da carga orgânica já foi removida (METCALF; EDDY, 2014).

        2.1.6 Monitoramento, Eficiência e Indicadores de Desempenho em ETEs Industriais

O monitoramento contínuo das ETEIs constitui elemento essencial para a avaliação da eficiência dos processos adotados e para a garantia do atendimento aos padrões ambientais estabelecidos. Diferentemente do controle pontual, o monitoramento sistemático permite compreender o comportamento do sistema ao longo do tempo, identificando tendências, falhas operacionais e oportunidades de melhoria. A eficiência de uma ETEI só pode ser devidamente avaliada quando os dados de desempenho são coletados de forma regular e analisados de maneira integrada aos parâmetros operacionais.

A literatura técnica indica que a definição de indicadores de desempenho é uma etapa fundamental do monitoramento. Von Sperling (2014) explica que indicadores bem selecionados traduzem a complexidade dos processos de tratamento em informações objetivas, o que facilita a tomada de decisão e a comunicação dos resultados. Em ETEIs, esses indicadores devem refletir a eficiência ambiental do sistema e sua estabilidade operacional, considerando as particularidades do efluente tratado.

Entre os parâmetros mais utilizados para avaliação da eficiência das ETEIs, destacam-se a DQO e a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). A DQO é amplamente empregada por representar a quantidade total de matéria orgânica oxidável presente no efluente, sendo especialmente útil em efluentes industriais de baixa biodegradabilidade. A redução desses valores entre o efluente bruto e o tratado constitui um dos principais indicadores de desempenho do sistema (APHA; AWWA; WEF, 2017).

Além da DQO e da DBO, parâmetros como pH, turbidez e sólidos suspensos totais são amplamente utilizados no monitoramento de ETEs industriais. Di Bernardo e Dantas (2005:66) indicam que o controle do pH é necessário para avaliar a qualidade do efluente final e manter a eficiência de etapas físico-químicas, como coagulação e floculação. A turbidez e os sólidos suspensos, por sua vez, fornecem informações sobre a eficiência da separação sólido-líquido.

O monitoramento da eficiência deve considerar, ainda, a variabilidade operacional característica dos sistemas industriais. Oscilações na produção e na composição dos efluentes impactam diretamente os indicadores de desempenho, exigindo análises comparativas ao longo de diferentes períodos operacionais. Dessa forma, a interpretação dos dados deve levar em conta fatores como turnos de produção, ciclos de limpeza e alterações nas formulações industriais.

Do ponto de vista metodológico, a padronização dos procedimentos analíticos é indispensável para certificar a confiabilidade dos dados obtidos. A adoção de métodos analíticos reconhecidos internacionalmente permite a comparação dos resultados ao longo do tempo e entre diferentes sistemas de tratamento. Em ETEIs, essa padronização é especialmente relevante, considerando a necessidade de comprovação técnica da eficiência do tratamento perante órgãos ambientais competentes (APHA; AWWA; WEF, 2017).

A eficiência das ETEs industriais também pode ser avaliada por meio de indicadores operacionais, como tempo de detenção hidráulica, consumo de produtos químicos e geração de lodo. O acompanhamento desses indicadores permite identificar desequilíbrios no processo e otimizar o uso de insumos, contribuindo para reduzir custos operacionais e melhorar o desempenho ambiental. Assim, o monitoramento abrange a qualidade do efluente e o funcionamento global do sistema.

No contexto regulatório, o monitoramento contínuo assume papel estratégico para o atendimento às exigências legais. A conformidade ambiental depende não apenas do cumprimento pontual dos limites estabelecidos, mas da manutenção contínua da qualidade do efluente lançado. Assim, o acompanhamento sistemático dos indicadores de desempenho contribui para a redução de riscos legais e ambientais associados à operação das ETEs industriais (ANA, 2023).

Estudos de caso analisados na literatura evidenciam que a ausência de monitoramento adequado compromete a eficiência das estações de tratamento. Falhas no acompanhamento de parâmetros operacionais podem resultar em oscilações significativas na qualidade do efluente tratado, mesmo em sistemas tecnicamente bem projetados. Esse cenário reforça que o desempenho de uma ETE industrial está diretamente relacionado à qualidade do seu sistema de monitoramento. Além dos indicadores tradicionais, a literatura aponta a crescente adoção de indicadores de desempenho integrados, que relacionam eficiência ambiental, custos operacionais e sustentabilidade. A utilização de conjuntos de indicadores permite uma visão mais abrangente do desempenho das ETEs industriais, auxiliando na priorização de ações corretivas e preventivas. Essa abordagem amplia o papel do monitoramento, transformando-o em ferramenta estratégica de gestão ambiental. Portanto, o monitoramento, a avaliação da eficiência e a definição de indicadores de desempenho são processos dinâmicos e contínuos. A melhoria do desempenho das ETEIs depende da retroalimentação constante entre dados de monitoramento, ajustes operacionais e revisão das estratégias de tratamento (METCALF; EDDY, 2014).

        2.1.7 Legislação Ambiental Aplicada ao Lançamento de Efluentes Industriais no Brasil

A legislação ambiental brasileira estabelece um conjunto robusto de normas voltadas ao controle da poluição hídrica, com especial atenção ao lançamento de efluentes industriais em corpos d’água. Esse arcabouço normativo tem como objetivo conciliar o desenvolvimento econômico com a proteção dos recursos naturais, reconhecendo a água como bem público e limitado (BRASIL, 1997).

No âmbito da gestão ambiental, o lançamento de efluentes industriais é condicionado ao atendimento de padrões específicos de qualidade, definidos principalmente pelas resoluções do CONAMA. A legislação brasileira evoluiu significativamente ao estabelecer limites objetivos para parâmetros físico-químicos, tornando o controle ambiental mais técnico e mensurável. Essa evolução normativa reforça a responsabilização das indústrias quanto aos impactos gerados por suas atividades (JORDÃO; PESSÔA, 2017).

Entre os instrumentos legais mais relevantes, destaca-se a Resolução CONAMA nº 357/2005, que dispõe sobre a classificação dos corpos de água e estabelece diretrizes ambientais para seu enquadramento. Essa norma define as classes de qualidade das águas superficiais e os usos permitidos para cada classe, servindo como referência para a avaliação dos impactos do lançamento de efluentes (BRASIL, 2005).  

Complementarmente, a Resolução CONAMA nº 430/2011 representa o principal marco regulatório específico para o lançamento de efluentes líquidos no Brasil. Essa resolução estabelece condições, parâmetros, padrões e diretrizes para o lançamento de efluentes em corpos receptores, incluindo limites para pH, temperatura, óleos e graxas, sólidos sedimentáveis e DQO. De acordo com o próprio texto normativo, o lançamento de efluentes somente é permitido após tratamento que assegure o atendimento aos padrões estabelecidos (BRASIL, 2011).

A Resolução CONAMA nº 430/2011 introduz, ainda, o princípio da não degradação do corpo receptor, ao determinar que o efluente tratado não pode provocar o descumprimento das condições e padrões de qualidade da água do corpo hídrico. Metcalf e Eddy (2014) ressaltam que esse princípio impõe às indústrias a necessidade de conhecer a qualidade do efluente tratado e as características ambientais do corpo receptor, ampliando a complexidade do controle ambiental.

Do ponto de vista técnico-operacional, a legislação ambiental exige que as indústrias realizem o monitoramento sistemático dos efluentes gerados e tratados. O acompanhamento contínuo dos parâmetros de lançamento se mostra fundamental para assegurar a conformidade legal e subsidiar a gestão dos recursos hídricos em escala regional. Esse monitoramento deve ser realizado com base em métodos analíticos reconhecidos e aceitos pelos órgãos ambientais competentes (ANA, 2023). Além das resoluções do CONAMA, a legislação ambiental brasileira prevê instrumentos de licenciamento e fiscalização que condicionam a operação de empreendimentos industriais. O licenciamento ambiental constitui mecanismo preventivo, por meio do qual são estabelecidas condicionantes relacionadas ao tratamento e à destinação adequada dos efluentes. O descumprimento dessas condicionantes pode resultar em sanções administrativas, civis e penais (BRASIL, 2006).

Estudos de caso e avaliações técnicas indicam que a dificuldade de atendimento à legislação ambiental está frequentemente associada a falhas no projeto, na operação ou no monitoramento das estações de tratamento de efluentes industriais. Sistemas subdimensionados ou operados de forma inadequada tendem a apresentar recorrentes não conformidades legais, elevando o risco de autuações e passivos ambientais. Esse cenário reforça a necessidade de integração entre exigências legais e soluções técnicas eficazes.

No contexto específico das indústrias de saneantes, o cumprimento da legislação ambiental assume relevância ainda maior, em função da complexidade química dos efluentes gerados. A elevada carga orgânica e a presença de surfactantes exigem maior rigor no tratamento, sob pena de descumprimento dos limites estabelecidos pela Resolução CONAMA nº 430/2011. Assim, a legislação atua como elemento indutor da adoção de tecnologias mais eficientes e de práticas de monitoramento contínuo. Por fim, a legislação ambiental aplicada ao lançamento de efluentes industriais no Brasil deve ser tratada como um conjunto de obrigações legais e como instrumento de promoção da sustentabilidade. Normas ambientais bem estruturadas contribuem para a melhoria contínua dos sistemas de tratamento e para a proteção dos recursos hídricos, desde que acompanhadas de fiscalização efetiva e capacitação técnica dos agentes envolvidos. Nesse sentido, o atendimento à legislação ambiental é requisito para a atuação responsável das indústrias e para a preservação do meio ambiente (VON SPERLING, 2014).

2.2  Metodologia

A presente pesquisa caracteriza-se como um estudo de caso, de natureza aplicada, com abordagem qualitativa e caráter descritivo e analítico, cujo foco consistiu na análise da adequação de uma ETEI por meio de processos físico-químicos no setor de saneantes. A escolha do estudo de caso justifica-se pela possibilidade de aprofundamento em uma situação real e específica, permitindo compreender, de forma detalhada, os aspectos técnicos, operacionais e ambientais envolvidos no processo de tratamento de efluentes industriais.

Quanto aos procedimentos técnicos, o estudo foi desenvolvido a partir da análise de uma ETEI localizada em uma indústria do setor de saneantes no município de Manaus/AM, contemplando a avaliação das condições iniciais do sistema, a descrição das intervenções realizadas para sua adequação e a análise dos resultados obtidos após a implementação dos processos físico-químicos. Esse delineamento metodológico possibilitou relacionar a teoria apresentada na revisão da literatura com a prática observada no contexto industrial analisado.

A coleta de dados ocorreu por meio de levantamento documental e técnico, envolvendo relatórios operacionais da estação de tratamento, registros de acompanhamento do sistema, informações sobre as etapas de tratamento implantadas e observações diretas do funcionamento da ETEI. Adicionalmente, foram utilizados dados qualitativos referentes às características do efluente industrial antes e após o tratamento, com ênfase em parâmetros amplamente reconhecidos na literatura técnica, como DQO, pH, turbidez e aspectos visuais do efluente tratado. No que se refere às etapas metodológicas, o estudo foi conduzido em quatro fases principais. A primeira fase consistiu na avaliação diagnóstica da ETEI, na qual foram identificadas as condições estruturais e operacionais do sistema existente, bem como as principais limitações relacionadas à eficiência do tratamento. Essa etapa permitiu compreender o cenário inicial da estação e subsidiou as decisões técnicas adotadas na fase seguinte.

A segunda fase envolveu a descrição e análise dos processos físico-químicos aplicados, contemplando as etapas de coagulação, floculação, sedimentação, correção de pH e filtração, bem como a inserção do carvão ativado como etapa de polimento do efluente tratado. Nessa etapa, foram considerados os princípios técnicos descritos na literatura e sua aplicação prática no sistema analisado, destacando-se os ajustes operacionais realizados para a melhoria do desempenho da ETEI.

Na terceira fase, procedeu-se à avaliação qualitativa da eficiência do sistema de tratamento, por meio da comparação entre as condições do efluente bruto e do efluente tratado após a adequação da estação. Essa análise baseou-se na observação da redução da carga poluidora, especialmente da DQO, e na melhoria dos parâmetros físico-químicos e visuais do efluente, sendo os resultados discutidos à luz dos autores que fundamentaram a revisão de literatura.

A quarta fase da metodologia consistiu na análise da conformidade ambiental do sistema, considerando os limites e diretrizes estabelecidos pela legislação ambiental vigente, em especial a Resolução CONAMA nº 430/2011. Nessa etapa, também foi avaliada a importância do monitoramento contínuo como instrumento de controle operacional e garantia da eficiência do tratamento ao longo do tempo.

A análise dos dados foi qualitativa e interpretativa, com comparação entre o cenário inicial e o cenário posterior à adequação da ETEI e confronto dos resultados com os referenciais teóricos e normativos abordados. Não foram aplicados métodos estatísticos inferenciais devido à natureza do estudo e à disponibilidade de dados. Assim, priorizou-se uma análise técnica alinhada aos objetivos propostos.

2.3  Resultados e Discussão

        2.3.1 Avaliação das Condições Iniciais da ETEI e do Efluente Industrial

A análise inicial da ETEI indicou um cenário observado em parte das indústrias do setor de saneantes: sistema existente, porém subutilizado e com desempenho operacional insatisfatório. Identificaram-se fragilidades associadas à ausência de padronização operacional, ao controle irregular de parâmetros críticos e a limitações estruturais, que comprometeram a eficiência global do tratamento.

A avaliação inicial evidenciou que o desempenho da ETEI era fortemente influenciado pela falta de manutenção preventiva, pela ausência de padronização operacional e por limitações estruturais, fatores que, em conjunto, tendem a reduzir a eficiência de remoção e a estabilidade do processo ao longo do tempo.

No que se refere ao efluente bruto gerado pela atividade produtiva, os resultados qualitativos indicaram elevada carga orgânica, presença expressiva de surfactantes e variações significativas de pH, características típicas do setor de saneantes. Metcalf e Eddy (2014) destacam que efluentes industriais com esse perfil demandam tratamentos específicos, uma vez que compostos sintéticos e tensoativos reduzem a eficiência de sistemas convencionais. Tal constatação reforça a necessidade de adequação tecnológica da ETEI analisada.

A elevada DQO observada no efluente bruto evidencia o alto potencial poluidor do sistema antes da intervenção. Conforme Di Bernardo e Dantas (2005), a DQO representa a quantidade de oxigênio necessária para oxidar quimicamente a matéria orgânica presente no efluente, sendo um dos principais indicadores do impacto ambiental associado ao lançamento inadequado. Os resultados iniciais, portanto, justificaram tecnicamente a reestruturação da estação de tratamento.

O Quadro 1 a seguir apresenta uma síntese analítica das principais condições estruturais, operacionais e ambientais observadas antes da adequação da ETEI.

Quadro 1 – Síntese do diagnóstico inicial da ETEI

Fonte: Dados da Pesquisa (2026)

Os dados apresentados indicam que a condição inicial da ETEI era incompatível com as exigências ambientais vigentes, em consonância com Von Sperling (2014), que aponta que sistemas mal operados ampliam os riscos de degradação dos corpos hídricos.

      2.3.2 Eficiência dos processos físico-químicos após a adequação da ETEI

Após a adequação da ETEI, observou-se melhora significativa na estabilidade operacional e na qualidade do efluente tratado. A reorganização das etapas de coagulação, floculação, sedimentação e correção de pH possibilitou maior controle do processo, refletindo diretamente na redução da carga orgânica e na melhoria dos parâmetros físico-químicos do efluente final. 

Corroborando essa observação, Jordão e Pessôa (2017) afirmam que a eficiência dos processos físico-químicos se encontra diretamente relacionada ao ajuste adequado das dosagens químicas e ao controle rigoroso das condições operacionais.

A redução da DQO após o tratamento indica que o sistema remodelado passou a desempenhar adequadamente sua função ambiental. Di Bernardo e Dantas (2005) mostram que a eficiência do tratamento físico-químico pode ser avaliada pela capacidade do sistema em reduzir parâmetros críticos de poluição, especialmente em efluentes com baixa biodegradabilidade. Os resultados observados no estudo de caso são compatíveis com essa abordagem.

Além da redução da carga orgânica, verificou-se melhoria significativa nos aspectos visuais do efluente tratado, como diminuição da turbidez e da coloração, fatores diretamente associados à remoção de sólidos suspensos e matéria orgânica particulada. Esses resultados indicam bom desempenho das etapas de coagulação e floculação, desde que corretamente operadas e acompanhadas por rotinas de controle.

O Gráfico 1 ilustra, de forma comparativa, o comportamento da DQO no efluente bruto e no efluente tratado após a adequação da ETEI.

Gráfico 1 – Comparação qualitativa da DQO antes e após o tratamento

Fonte: Dados da Pesquisa (2026)

A redução expressiva da DQO indica a eficiência do tratamento físico-químico implantado. Metcalf e Eddy (2014) apontam que esse comportamento é esperado quando há integração adequada entre coagulação, floculação e sedimentação, especialmente em efluentes industriais complexos. Dessa forma, os resultados indicam que a adequação da ETEI reduziu o potencial poluidor do efluente e contribuiu para o alinhamento do sistema às exigências ambientais vigentes.  2.3.3 Implantação do filtro multicamadas como etapa de polimento

Para consolidar os ganhos obtidos com a adequação e elevar a qualidade final do efluente, foi implantada uma etapa adicional de polimento por filtração em leito multicamadas, instalada após coagulação, floculação, sedimentação e correção de pH. A unidade foi implantada pelo autor como parte das intervenções executadas na ETEI, com o objetivo de reduzir a turbidez residual, reter flocos remanescentes e aumentar a robustez do sistema frente a variações de carga.

O filtro foi configurado em camadas sucessivas, contemplando seixo rolado lavado (granulometria 3/16), areia beneficiada (tamanho efetivo entre 0,5 e 0,9 mm) e carvão ativado granular, complementadas por manta filtrante na camada superior para retenção de flocos maiores e mitigação de colmatação precoce. O arranjo adotado segue o conceito de granulometria gradativa, combinando mecanismos de retenção física e adsorção, com escoamento em regime descendente, atuando como etapa de “polimento” do efluente previamente clarificado.

A implantação do filtro multicamadas melhorou os aspectos visuais do efluente (redução de turbidez e aumento de transparência) e aumentou a estabilidade da etapa final, ao reduzir o arraste de sólidos finos. A literatura descreve a filtração como etapa complementar para remover partículas remanescentes e melhorar a qualidade do efluente antes do lançamento ou de etapas adicionais de tratamento (METCALF; EDDY, 2014).

        2.3.4 Desempenho do Carvão Ativado como Etapa de Polimento

A etapa de polimento com carvão ativado promoveu um avanço significativo na qualidade final do efluente tratado. Observou-se redução adicional de compostos orgânicos residuais, bem como melhoria perceptível da cor e da transparência do efluente.

A etapa de carvão ativado mostrou-se particularmente adequada ao perfil do efluente do setor de saneantes, dada a presença de tensoativos, fragrâncias e aditivos orgânicos que podem permanecer mesmo após a clarificação físico-química. Assim, sua aplicação no sistema analisado contribuiu para o aumento da eficiência global do tratamento e para a melhoria da qualidade final do efluente.

Metcalf e Eddy (2014) ressaltam que o carvão ativado apresenta melhor desempenho quando aplicado a efluentes previamente clarificados, condição atendida após as etapas físico-químicas anteriores. Nesse arranjo, o material adsorvente atuou como complemento, elevando a eficiência global do tratamento e contribuindo para o atendimento contínuo aos padrões de lançamento.

O Quadro 2 apresenta uma análise qualitativa dos efeitos do carvão ativado no polimento do efluente tratado.

Quadro 2 – Avaliação qualitativa do uso do carvão ativado

Fonte: Dados da Pesquisa (2026)

Os resultados corroboram os achados de Bansal e Goyal (2005), que destacam a elevada capacidade de adsorção do carvão ativado na remoção de compostos orgânicos dissolvidos.

        2.3.5 Monitoramento, Conformidade Legal e Implicações Ambientais

O monitoramento contínuo dos parâmetros de desempenho da ETEI mostrou-se fundamental para assegurar a eficiência do sistema e a conformidade com a legislação ambiental. A manutenção de rotinas de controle operacional, com registro de parâmetros críticos, contribui para reduzir oscilações na qualidade do efluente tratado e reforça a rastreabilidade do desempenho do sistema ao longo do tempo. Os resultados indicaram que o efluente tratado passou a apresentar características compatíveis com os limites estabelecidos pela Resolução CONAMA nº 430/2011. Von Sperling (2014) afirma que o atendimento contínuo à legislação depende não apenas do projeto adequado, mas do monitoramento sistemático e da gestão operacional eficiente, aspectos observados no sistema estudado.

Do ponto de vista ambiental, a adequação da ETEI contribuiu para a redução dos riscos de degradação dos corpos hídricos receptores, promovendo maior segurança ambiental e alinhamento às diretrizes da Política Nacional de Recursos Hídricos. Os resultados indicam que a aplicação de processos físico-químicos, associada ao polimento por carvão ativado e ao monitoramento contínuo, constitui solução técnica viável e ambientalmente responsável para o setor de saneantes.

3.  Conclusão

Este estudo analisou a adequação de uma ETEI por processos físico-químicos no setor de saneantes, com foco em aspectos operacionais, ambientais e legais. A análise caracterizou a condição inicial da estação, identificou limitações operacionais e descreveu os efeitos das intervenções implementadas no sistema de tratamento.

A aplicação integrada de coagulação, floculação, sedimentação e correção de pH contribuiu para a redução da carga orgânica do efluente industrial, com diminuição qualitativa da DQO e melhoria dos parâmetros físico-químicos do efluente tratado. A etapa de polimento com carvão ativado contribuiu para a remoção de compostos orgânicos residuais e para a melhoria da qualidade final do efluente, especialmente quanto à cor e à turbidez.

Do ponto de vista ambiental e legal, a adequação da ETEI contribuiu para o atendimento aos padrões de lançamento estabelecidos pela legislação brasileira e reforçou o papel das estações de tratamento na proteção dos recursos hídricos. O estudo também evidenciou a relevância do monitoramento contínuo e do controle operacional para a manutenção da eficiência do sistema ao longo do tempo. Entretanto, algumas limitações devem ser reconhecidas. O estudo baseou-se em um único estudo de caso, o que restringe a generalização dos resultados para outras realidades industriais. Além disso, a análise dos resultados foi predominantemente qualitativa, em função da disponibilidade limitada de séries históricas de dados laboratoriais, o que inviabilizou avaliações estatísticas mais aprofundadas da eficiência do sistema.

Apesar dessas limitações, o trabalho apresenta contribuições acadêmicas e práticas. No campo acadêmico, amplia a discussão sobre a aplicação de processos físicoquímicos no tratamento de efluentes industriais do setor de saneantes, com integração de aspectos técnicos, operacionais e legais. No campo prático, fornece subsídios para a adequação e otimização de ETEIs, com destaque para soluções viáveis para melhorar o desempenho ambiental das empresas.

Para trabalhos futuros, recomenda-se realizar análises quantitativas com monitoramento contínuo de parâmetros físico-químicos por períodos mais extensos, de modo a viabilizar avaliação estatística da eficiência do tratamento. Também se recomenda comparar diferentes tecnologias de tratamento e avaliar o potencial de reuso do efluente tratado, com foco em práticas de sustentabilidade e economia circular no setor industrial.

Referências 

ANA. Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico. Conjuntura dos recursos hídricos no Brasil 2022: informe anual. Brasília: ANA, 2023.

APHA; AWWA; WEF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 23. ed. Washington, DC: American Public Health Association, 2017. BANSAL, R. C.; GOYAL, M. Activated Carbon Adsorption. Boca Raton: CRC Press, 2005.

BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. Diário Oficial da União: Brasília, DF, 2005. BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Resolução CONAMA nº430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução nº 357/2005. Diário Oficial da União: Brasília, DF, 2011.

BRASIL. Lei nº 9.433, de 8 de janeiro de 1997. Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos e dá outras providências. Diário Oficial da União: Brasília, DF, 1997.

BRASIL. Fundação Nacional de Saúde (FUNASA). Manual de Saneamento. 3. ed. Brasília, DF: FUNASA, 2006.

DI BERNARDO, L.; DANTAS, A. D. B. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. 2. ed. São Carlos: Rima, 2005.

IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Pesquisa Industrial Anual – Produto (PIA-Produto). Rio de Janeiro: IBGE, 2024. Disponível em: https://www.ibge.gov.br/estatisticas/economicas/industria/9044-pesquisa-industrialanual-produto.html. Acesso em: 18 fev. 2026.

JORDÃO, E. P.; PESSÔA, C. A. Tratamento de Esgotos Domésticos. 7. ed. Rio de Janeiro: ABES, 2017.

METCALF; EDDY. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery.5. ed. New York: McGraw-Hill Education, 2014.

VON SPERLING, M. Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos. 4. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2014.

Anexos

Anexo A – Foto 1 – Filtro multicamadas (registro da implantação)

Fonte: Acervo do autor (2026)

Anexo B – Foto 2 – Aspecto do efluente de saída

Fonte: Acervo do autor (2026)

Anexo C – Foto 3 – Aspecto do efluente de entrada

Fonte: Acervo do autor (2026)

Anexo D – Foto 4 – Tanques reaproveitados utilizados no tratamento

Fonte: Acervo do autor (2026)

¹ fernando@qqs.com.br
MBA Gestão de Sistemas de Abastecimento de Água (SAA) e Sistemas de Esgotos
Instituto de Pós-Graduação – IPOG
Manaus, AM, 18 de fevereiro de 2026

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/fa10202602201810

Sandro Muniz de Souza¹

RESUMO

Este artigo discute a importância dos reguladores automáticos de tensão eletrônicos (Automatic Voltage Regulators – AVRs) para a estabilidade e a qualidade da energia produzida por geradores síncronos, com foco em aplicações industriais com máquinas da WEG. Analisa-se como o controle de excitação influencia a tensão terminal sob variações de carga, a resposta dinâmica do conjunto gerador e a mitigação de flutuações de tensão e frequência. Adota-se pesquisa aplicada, descritivo-exploratória, baseada em revisão bibliográfica e análise documental de manuais técnicos e normas, complementada por avaliação analítica de funcionalidades de AVRs digitais em sistemas de excitação brushless. Os resultados apontam que o AVR contribui para a continuidade do serviço, a proteção de cargas sensíveis e a redução de riscos operacionais, além de elevar a confiabilidade por meio de ajustes finos, supervisões, limitadores e interfaces de comunicação. Conclui-se que o AVR é componente essencial para o desempenho eletromecânico do gerador síncrono e para a qualidade do produto energia em cenários com cargas dinâmicas e exigência elevada de estabilidade.

Palavras-chave: Regulador automático de tensão (AVR). Sistema de excitação brushless. Gerador síncrono (WEG). Qualidade de energia.

1 INTRODUÇÃO

A expansão e a crescente complexidade das cargas industriais elevam os requisitos de continuidade do serviço e de qualidade da energia fornecida, exigindo maior robustez de sistemas de geração e controle associados aos geradores síncronos. Em sistemas elétricos de potência, a manutenção de níveis adequados de tensão é condição necessária para redução de perdas, funcionamento correto de equipamentos e atendimento a padrões de conformidade, segurança e manutenção (TOSTES, 2007). Nesse contexto, o sistema de excitação e o regulador automático de tensão (AVR) desempenham papel central, pois ajustam a corrente de campo para manter a tensão terminal do gerador dentro de limites predefinidos, mesmo diante de variações rápidas de carga e de condições operativas adversas (LI & CHEN, 2008).

Apesar da ampla difusão de geradores brushless no setor industrial, persistem incertezas operacionais relacionadas ao dimensionamento e à parametrização do AVR, sobretudo quando o conjunto opera com cargas não lineares, partidas de motores e variações frequentes de potência reativa. Tais situações podem produzir oscilações de tensão, aquecimento excessivo e redução da vida útil de componentes, afetando a confiabilidade do sistema e elevando custos de operação e manutenção. Assim, delimita-se como problema de pesquisa a seguinte questão: de que forma os reguladores eletrônicos de tensão influenciam a estabilidade e a qualidade da energia em geradores síncronos brushless da WEG?

O objetivo geral do trabalho consiste em analisar a importância dos reguladores de tensão eletrônicos (AVR) para a estabilidade e a qualidade da energia elétrica em geradores síncronos da WEG. Como objetivos específicos, busca-se: (I) revisar conceitos de sistemas elétricos de potência e conversão eletromecânica de energia; (II) caracterizar arquiteturas de excitação brushless e requisitos de regulação de tensão; (III) discutir funcionalidades de AVRs digitais e seus impactos em desempenho, proteção e confiabilidade do gerador.

A justificativa fundamenta-se na relevância prática do tema para a engenharia de geração, uma vez que a regulação adequada de tensão contribui para a mitigação de distúrbios operacionais, para o atendimento a requisitos de qualidade e para a eficiência do sistema. Do ponto de vista teórico, a discussão integra fundamentos de controle de excitação, dinâmica de máquinas síncronas e requisitos de qualidade de energia, oferecendo subsídios para decisões de projeto, comissionamento e manutenção. Por fim, o artigo organiza-se em fundamentação teórica, metodologia, resultados e discussões e considerações finais, conduzindo o leitor do panorama geral ao objeto de estudo.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA OU REVISÃO DA LITERATURA

2.1 Sistemas elétricos de potência e requisitos de qualidade

Os sistemas elétricos de potência reúnem geração, transmissão e distribuição com o objetivo de fornecer energia no instante demandado e com qualidade compatível às aplicações. Entre os requisitos básicos destacam-se continuidade, conformidade, flexibilidade, segurança e manutenção (TOSTES, 2007). Em geral, a geração ocorre em níveis de tensão intermediários, sendo a elevação e a redução de tensão realizadas por transformadores para viabilizar transmissão e distribuição com menores perdas (KAGAN, OLIVEIRA & ROBBA, 2005).

2.2 Conversão de energia e geradores síncronos

A geração elétrica é obtida pela conversão de fontes primárias (hidráulicas, térmicas, eólicas, entre outras) em energia elétrica. Em aplicações convencionais, uma máquina primária converte energia hidráulica ou térmica em rotação, e o gerador elétrico converte energia mecânica em energia elétrica (CAMPOS & ESTEVAM, 2020). O gerador síncrono, por sua natureza eletromecânica e capacidade de suporte de potência reativa, permanece amplamente empregado em geração distribuída e em aplicações industriais.

2.3 Sistema de excitação brushless

Em sistemas brushless, a corrente de excitação é fornecida ao rotor principal sem escovas, por meio de excitatriz e retificadores rotativos, reduzindo requisitos de manutenção e aumentando a confiabilidade. A dinâmica do sistema de excitação está diretamente associada à resposta transitória de tensão do gerador e à sua estabilidade sob variações de carga (BARUCH & OLIVARES, 2005).

2.4 Regulador automático de tensão (AVR) eletrônico (Automatic Voltage Regulator)

O AVR é o elemento de controle responsável por regular a tensão terminal do gerador por meio do ajuste da corrente de campo. Reguladores eletrônicos, analógicos ou digitais, utilizam semicondutores e algoritmos de controle para manter a tensão dentro de limites operacionais e incorporar funções auxiliares, como limitação, compensações e proteções (ABB, 2014). Em aplicações modernas, AVRs digitais ampliam a flexibilidade por permitir parametrização, lógicas programáveis e integração com sistemas de supervisão.

2.5 AVR digital UNITROL 1020 e aplicações em geradores WEG

A linha UNITROL, da ABB, inclui reguladores compactos voltados a geradores síncronos de pequeno e médio porte, com recursos de controle por microprocessador, monitoramento e opções de comunicação. O UNITROL 1020 integra circuitos de controle e potência, suportando funcionalidades adicionais relevantes para operação em paralelo e supervisões associadas ao sistema de excitação (ABB, 2023). Em geradores brushless empregados pela WEG, tais recursos contribuem para estabilidade e confiabilidade, especialmente em ambientes industriais com cargas dinâmicas.

3 METODOLOGIA

A pesquisa caracteriza-se como aplicada, descritivo-exploratória, baseada em revisão bibliográfica e análise documental. Foram consultados livros, artigos e materiais técnicos que descrevem a evolução de sistemas elétricos de potência e fundamentos de máquinas síncronas, além de manuais e catálogos de AVRs eletrônicos. As buscas priorizaram fontes acadêmicas e técnicas reconhecidas, utilizando descritores como “regulador automático de tensão”, “excitação brushless” e “gerador síncrono”.

Em complemento, realizou-se uma análise técnica das funcionalidades atribuídas a reguladores digitais empregados em geradores síncronos, tomando como referência arquiteturas brushless e recursos típicos do UNITROL 1020. Os dados foram organizados por categorias (controle, resposta dinâmica, proteções, manutenção/diagnóstico e integração), permitindo discutir implicações práticas para estabilidade de tensão, qualidade de energia e confiabilidade do sistema.

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

A revisão da literatura e a análise documental indicam que o AVR atua como elo entre a dinâmica eletromecânica do gerador e os requisitos de qualidade de energia do sistema atendido. Ao controlar a excitação, o regulador compensa variações de carga e de potência reativa, reduzindo afundamentos e elevações de tensão que podem comprometer a operação de equipamentos industriais, sobretudo aqueles sensíveis a variações de tensão e frequência (TOSTES, 2007).

Em sistemas brushless, a ausência de escovas tende a aumentar a confiabilidade mecânica, porém reforça a importância de um controle de excitação robusto, uma vez que a dinâmica de excitatriz e retificação rotativa influencia o comportamento transitório. Reguladores eletrônicos com estratégias de controle adequadas (por exemplo, estruturas proporcionais-integrais ajustáveis P, I e D) contribuem para a estabilidade do sistema, evitando oscilações sustentadas e melhorando a resposta dinâmica a degraus de carga (LI & CHEN, 2008).

Conforme sintetizado na Tabela 1, a principal evolução dos AVRs digitais reside na ampliação de recursos de ajuste, supervisão e integração. Em particular, funções de proteção (subfrequência, limites de excitação, supervisões) reduzem a probabilidade de operação fora de especificação e podem contribuir para a preservação do gerador e de equipamentos associados, favorecendo a continuidade do serviço (ABB, 2023).

Além disso, recursos de comunicação e monitoramento suportam práticas de manutenção orientadas por condição, com registro de eventos e diagnóstico, o que reduz tempo de indisponibilidade e favorece intervenções mais precisas. Em aplicações industriais com cargas dinâmicas e variações rápidas, esses elementos tornam-se relevantes para evitar paradas não programadas e para manter a qualidade do produto energia, especialmente em ambientes nos quais a tensão deve permanecer em faixas restritas para garantir desempenho de processos.

5 CONCLUSÃO/CONSIDERAÇÕES FINAIS

Conclui-se que os reguladores automáticos de tensão eletrônicos são determinantes para o desempenho de geradores síncronos, pois a regulação da excitação sustenta a estabilidade de tensão e contribui para a qualidade da energia em aplicações industriais. Observa-se que AVRs digitais ampliam a capacidade de ajuste fino, incorporam funções de proteção e oferecem recursos de diagnóstico, o que favorece a confiabilidade operacional, especialmente em sistemas brushless.

O objetivo do estudo é atingido ao demonstrar, por meio de revisão da literatura e análise documental, a contribuição do AVR para estabilidade, proteção e eficiência do sistema de geração. Como limitação, registra-se a ausência de ensaios laboratoriais e medições em campo. Para trabalhos futuros, recomenda-se a realização de estudos experimentais comparativos em geradores WEG, com aquisição de transitórios, avaliação de distorção harmônica e análise de desempenho sob diferentes perfis de carga.

REFERÊNCIAS

ABB. Reguladores automáticos de tensão – Série AVR: manual técnico. [S.l.]: ABB, 2014.

ABB. UNITROL 1020 – Automatic voltage regulator: technical data and functions. Zurich: ABB, 2023.

BARUCH, I.; OLIVARES, J. L. Implementación de un multimodelo neuronal jerárquico para identificación y control de sistemas mecánicos. Computación y Sistemas, v. 9, n. 1, p. 28-40, 2005.

CAMPOS, L. F. G.; ESTEVAM, G. P. A atuação das subestações no sistema elétrico de potência. Revista eSALENG, v. 9, n. 1, 2020.

KAGAN, N.; OLIVEIRA, C. C. B.; ROBBA, E. J. Introdução aos sistemas de distribuição de energia elétrica. São Paulo: Blucher, 2005.

KERSTING, W. H. Distribution system modeling and analysis. Boca Raton: CRC Press, 2002.

LI, H.; CHEN, Z. Overview of different wind generator systems and their comparisons. Renewable Power Generation, v. 2, n. 2, p. 123-138, 2008.

MONTICELLI, A. J. Fluxo de carga em redes de energia elétrica. São Paulo: Edgard Blucher, 1983.

TOSTES, M. E. L. Distribuição de energia elétrica. Notas de aula. Universidade Federal do Pará, 2007.

VASCONCELOS, F. M. Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional, 2017.

WEG. Página inicial. Disponível em: https://www.weg.net. Acesso em: 28 jul. 2024.

¹Engenheiro Mecatrônico; E-mail: sandromunizsouza@gmail.com

Luciane Tenório

RESUMO

Programas públicos de regularização fundiária exigem bases espaciais e cadastrais confiáveis para decidir sobre limites, ocupação, restrições e elegibilidade. Atrasos e riscos costumam vir de inconsistências entre camadas, falta de metadados, critérios de precisão pouco claros e retrabalho entre levantamento, peças técnicas, cadastro e registro. Este artigo propõe um conjunto objetivo de métricas e um protocolo de medição para avaliar como drones (UAS/UAV) e diagnóstico urbano com GIS/sensoriamento remoto podem reduzir prazos, manter a qualidade técnica e diminuir riscos técnicos, legais, ambientais, sociais, operacionais e de dados. A proposta incorpora a família ISO 19152:2024 (LADM Edição II) e referencia padrões de qualidade e metadados (ISO 19157-1 e ISO 19115-1). Também inclui governança de proteção de dados em mapeamentos urbanos (LGPD e RIPD quando aplicável), considera o uso do Segment Anything Model (SAM) para apoiar a extração de feições com validação, e esclarece o marco de 22/12/2016 como condicionante específica da legitimação fundiária, a ser tratado como risco jurídico no programa.

Palavras-chave: regularização fundiária; drones (UAV/UAS); diagnóstico urbano; métricas; qualidade geoespacial.

ABSTRACT

Public land regularization programs require reliable spatial and cadastral baselines to decide on parcel limits, occupation, constraints, and eligibility. Delays and risks often result from layer inconsistencies, missing metadata, unclear accuracy targets, and rework across survey, technical deliverables, cadastre, and registration. This paper proposes a practical metrics set and a measurement protocol to assess how UAV/UAS drone mapping and GIS/remote-sensing urban diagnostics can shorten delivery cycles while preserving technical quality and reducing technical, legal, environmental, social, operational, and data risks. The approach adopts ISO 19152:2024 (LADM Edition II) and references geospatial data quality and metadata standards (ISO 19157-1 and ISO 19115-1). It also addresses LGPD compliance and RIPD where applicable, considers SAM-supported feature extraction under validation, and clarifies 22/12/2016 as a condition specific to legitimação fundiária to be managed as a legal risk within program governance.

Keywords: land regularization; UAV/UAS; urban diagnostics; metrics; geospatial data quality.

1. INTRODUÇÃO

A regularização fundiária urbana e periurbana é, simultaneamente, um processo jurídico, um processo de engenharia/arquitetura e um processo de política pública. Na prática, a capacidade do Estado de transformar uma ocupação em um conjunto de direitos formalizáveis depende de uma cadeia de evidências: delimitação espacial confiável, caracterização do território, identificação de restrições, produção de peças técnicas consistentes, tramitação administrativa rastreável e, quando aplicável, interação com cadastro e registro. Quando essa cadeia é sustentada por bases geoespaciais inconsistentes ou de qualidade desconhecida, o programa tende a operar por tentativa e erro: retrabalho de poligonais, divergências entre plantas e realidade, sobreposição não detectada com áreas protegidas, contestações por limites imprecisos, e atrasos por necessidade de “refazer o levantamento” em fase tardia. Esse padrão tem impacto direto em custo, prazo e risco, e reduz a previsibilidade contratual e orçamentária.

Levantamentos com drones (UAS/UAV) e diagnóstico urbano com GIS/sensoriamento remoto ampliaram, nos últimos anos, a capacidade de obter informação territorial em alta resolução e com frequência adequada ao ciclo de um programa público. Drones permitem ortofotos e modelos de superfície com detalhamento compatível com microparcelamento, enquanto GIS e dados orbitais sustentam análises multiescala (ocupação, infraestrutura, vulnerabilidade, dinâmica urbana, restrições ambientais) que orientam priorização e desenho de intervenção. Entretanto, a adoção dessas tecnologias não garante, por si, aceleração sustentável. Em muitos projetos, ganhos iniciais são perdidos por falta de governança de dados, ausência de metas explícitas de qualidade, inconsistência entre fornecedores, e, crescentemente, por riscos de tratamento indevido de dados pessoais em mapeamentos urbanos. A consequência é conhecida: produtos tecnicamente “bonitos”, mas juridicamente frágeis; ou produtos juridicamente defensáveis, mas lentos e caros por não se medir onde ocorre o gargalo.

A lacuna central abordada aqui é a falta de um protocolo de medição comparável e auditável para responder, com evidência, à pergunta de pesquisa: em que condições e por quais mecanismos levantamentos com drones e diagnóstico urbano aceleram programas fundiários, mantendo qualidade técnica e reduzindo riscos? A contribuição proposta é dupla. Primeiro, oferecer um conjunto enxuto de métricas operacionais que conecte medição a decisão: medir tempo/custo/retrabalho não como contabilidade, mas como insumo para redesenho de fluxo, contratação e gestão de risco. Segundo, alinhar esse sistema de medição ao estado da arte de administração territorial e padronização: interoperabilidade por meio da ISO 19152:2024 (LADM Edição II), qualidade e metadados por ISO 19157-1 e ISO 19115-1, e governança por referências reconhecidas de qualidade (ISO 9001) e risco (ISO 31000). O artigo também incorpora duas atualizações relevantes ao contexto urbano contemporâneo: (i) a necessidade de tratar RIPD/LGPD como requisito de governança em mapeamentos com potencial de alto risco aos titulares; e (ii) o uso de métodos de extração automatizada de feições, como o Segment Anything Model (SAM), como instrumento de produtividade com validação e rastreabilidade, não como “atalho” que substitui controle de qualidade.

Delimitações são necessárias para evitar generalizações indevidas. O foco está em programas públicos (municípios, estados e consórcios) com metas de escala (lotes e quadras, não casos isolados), onde a comparabilidade entre contratos e ciclos de entrega é requisito gerencial. O texto não substitui normas locais de topografia, georreferenciamento ou cadastro, nem detalha regulação aeronáutica; a ênfase é o desenho de métricas e protocolo de medição e governança, capazes de acomodar diferentes marcos normativos e níveis de maturidade institucional.

2. Fundamentos técnicos e base conceitual aplicados ao fundiário

Uma visão contemporânea de regularização, em termos internacionais, trata o problema como parte de administração territorial (land administration): o conjunto de processos que registram, atualizam e disponibilizam informações sobre relações entre pessoas e terra (direitos, restrições e responsabilidades), a unidade espacial correspondente e suas características (FAO, 2012; World Bank, 2013; UN-GGIM, 2020). Essa abordagem desloca a discussão do “documento final” para a infraestrutura de evidências que sustenta decisões públicas e reduz assimetrias de informação. Em especial, o paradigma Fit-for-Purpose Land Administration (FFPLA) argumenta que, para alcançar escala, sistemas devem ser adequados ao propósito, incrementalmente melhoráveis, e alinhados a custo e capacidade institucional — sem sacrificar transparência, participação e auditabilidade (Enemark et al., 2014). Em programas de regularização, isso se traduz em definir, explicitamente, “qual nível de precisão é suficiente” para cada decisão, em vez de impor um padrão único e inviável para todo o território.

A interoperabilidade de dados cadastrais e de administração territorial é um dos principais gargalos quando programas crescem. A família ISO 19152:2024 (LADM Edição II) consolida um modelo de referência para representar, de forma padronizada, partes interessadas, direitos/restrições/responsabilidades, unidades administrativas e unidades espaciais, com extensões que dialogam com registro, planejamento espacial e avaliação/valoração, entre outros domínios (ISO, 2024a; ISO, 2024b; ISO, 2025a; ISO, 2025b; ISO, 2025c). Na prática, LADM II é relevante para regularização por permitir que “peças técnicas” e cadastros sejam estruturados de modo coerente, reduzindo ambiguidades semânticas (por exemplo, o que é “parcela”, “unidade imobiliária”, “ocupante”, “responsável técnico”, “restrição ambiental” no modelo de dados). Isso melhora governança porque permite rastrear transformação de um insumo (levantamento) em um produto (planta/cadastro) e, finalmente, em uma decisão administrativa/registral.

Para que interoperabilidade seja útil, é preciso que o dado seja mensurável em qualidade. A família ISO 191xx provê o vocabulário e os mecanismos para isso. ISO 19157-1 define elementos e medidas de qualidade de dados geográficos (completude, consistência lógica, acurácia posicional, acurácia temporal, acurácia temática/semântica e usabilidade), enquanto ISO 19115-1 define metadados como requisito de rastreabilidade (ISO, 2014; ISO, 2023). A consequência prática é que “qualidade” deixa de ser opinião do fornecedor ou percepção do gestor e passa a ser evidência: o dado tem linhagem, parâmetros de aquisição, métodos de validação e resultados documentados, permitindo auditoria e comparação entre ciclos e contratos. Para programas públicos, essa capacidade se conecta diretamente a controle externo, transparência e defesa em contencioso.

No campo de captura de dados, drones e fotogrametria evoluíram de “solução de nicho” para componente regular em mapeamento de alta resolução, com literatura extensa sobre planejamento de voo, modelagem, controle e avaliação de acurácia (Colomina & Molina, 2014). Em termos simplificados, a fotogrametria por estrutura a partir do movimento (SfM) reconstrói geometria 3D e ortofotos a partir de imagens sobrepostas. O potencial de escala vem de produtividade e custo por área; o potencial de risco está no controle de georreferenciamento, na modelagem de erros e na compatibilidade do produto com o nível de decisão. Em cadastros e limites, parte da literatura destaca que feições visíveis (muros, cercas, alinhamentos) podem ser extraídas de imagens UAV com ganho de eficiência, mas que “limite jurídico” nem sempre coincide com feição física, exigindo protocolos de validação, participação e definição de regras de aceitação (Koeva et al., 2017).

O diagnóstico urbano, por sua vez, amplia o escopo do programa ao conectar o mapa à decisão pública. Sensoriamento remoto e GIS sustentam mapeamentos de ocupação, morfologia urbana, informalidade, infraestrutura e vulnerabilidade, e oferecem métodos consolidados para priorização com análise multicritério (Kuffer et al., 2016; Malczewski, 2006; Kohli et al., 2016). Em regularização, isso é mais do que “mapear o existente”: é estimar custo de urbanização, risco ambiental, potencial de conflito social, e desenhar estratégias de atendimento por tipologia territorial.

Duas atualizações de 2025/2026 impactam diretamente programas fundiários. A primeira é o amadurecimento do uso de extração automatizada de feições com modelos generalistas de segmentação, como o Segment Anything Model (SAM), aplicado a imagens aéreas e orbitais para delinear edificações, vias e outras feições com redução de esforço manual, desde que se imponha validação, amostragem e critérios de aceitação (Osco et al., 2023; Ma et al., 2024; Liu et al., 2024; Wang et al., 2024). Em contexto público, o ganho relevante não é “automatizar tudo”, mas reduzir gargalos de vetorização e acelerar iterações, mantendo rastreabilidade do que foi automaticamente proposto e do que foi corrigido, por quem, com que evidência.

A segunda atualização é a centralidade de proteção de dados pessoais em mapeamentos urbanos. Imagens de alta resolução e bases fundiárias frequentemente se relacionam a pessoas naturais (moradia, ocupação, domicílio, vulnerabilidade), podendo caracterizar dados pessoais e, dependendo do caso, dados sensíveis ou inferências relevantes. A LGPD prevê o Relatório de Impacto à Proteção de Dados Pessoais (RIPD) como instrumento aplicável a tratamentos com potencial de alto risco, sujeito a requisição pela autoridade (Brasil, 2018; ANPD, 2023). Em programas públicos, a melhor prática é tratar o RIPD como requisito de governança e não como reação tardia a incidente: o desenho do programa deve incorporar minimização, finalidade, retenção, controles de acesso, anonimização/pseudonimização quando cabível, e gestão de incidentes, sob referências de segurança e privacidade (ISO/IEC, 2022; NIST, 2020). Isso reduz risco regulatório e reputacional e aumenta defensibilidade do programa.

Por fim, é necessário corrigir um equívoco recorrente que afeta risco jurídico e planejamento. No Brasil, a data de 22/12/2016 é comumente tratada como “marco temporal” geral para regularização, o que não é tecnicamente preciso: trata-se de condicionante normativa específica associada à legitimação fundiária, não um bloqueio universal para processos de Reurb em geral. Documentos técnicos setoriais têm reforçado essa distinção e a necessidade de evitar interpretações que gerem indeferimentos ou estratégias inadequadas de instrução (Brasil, 2017; Brasil, 2018b; RIB, 2025). Do ponto de vista de governança por métricas, essa distinção deve ser operacionalizada: o programa mede e trata risco jurídico por tipologia de instrumento, e não por regra única aplicada indistintamente.

3. Diagnóstico urbano integrado ao cadastro como mecanismo de aceleração e mitigação de risco

Para que drones e diagnóstico urbano acelerem processos fundiários, é necessário desenhar uma cadeia técnica orientada a produto e auditável. Em programas públicos, o objetivo não é “gerar um ortomosaico”, mas produzir evidência espacial com qualidade explícita suficiente para sustentar decisões: delimitar unidades, compor peças técnicas, identificar restrições e reduzir incerteza antes de etapas caras (projeto, audiências, consolidação cadastral, instrução jurídica). Essa cadeia começa no planejamento do levantamento e termina na governança do dado.

O planejamento de voo deve traduzir “nível de decisão” em parâmetros técnicos. O principal parâmetro de resolução é o GSD (Ground Sampling Distance), isto é, o tamanho do pixel no terreno, que depende da altura de voo e do sensor. O GSD não é um fim; é um meio para assegurar que feições relevantes (quinas de edificação, limites físicos, taludes, drenagens) sejam observáveis com margem adequada ao erro. Sobreposição longitudinal e lateral (tipicamente elevada em fotogrametria) garante redundância para reconstrução 3D. A qualidade geométrica do produto final depende do controle de georreferenciamento: RTK/PPK (correções cinemáticas em tempo real ou pós-processadas) reduzem erro de posição das imagens e podem diminuir necessidade de pontos de controle, mas não eliminam a obrigação de validação. GCPs (Ground Control Points) e check points (pontos independentes para verificação) continuam essenciais para auditoria e para detectar distorções sistemáticas do bloco fotogramétrico, sobretudo em ambientes urbanos com sombras, superfícies homogêneas e efeitos de multipercurso GNSS.

O processamento fotogramétrico (SfM/MVS) produz, em geral, nuvem de pontos, malha/Modelo Digital de Superfície (DSM), Modelo Digital do Terreno (DTM, quando filtrado) e ortomosaico. Em regularização, a escolha entre DSM e DTM deve ser explícita: DSM representa topo de edificações e vegetação; DTM busca o terreno “limpo”. Para diagnóstico de ocupação e volumetria, DSM é útil; para drenagem e análise de declividade, DTM é crítico. A extração de feições (edificações, eixos de vias, muros, cercas, corpos d’água, áreas impermeáveis) pode ser manual, semiautomática ou automatizada. O uso de modelos como SAM entra aqui: ao propor segmentações de objetos com pouca anotação, reduz tempo de vetorização; porém, em programas públicos, a saída automatizada deve ser tratada como “hipótese de mapeamento” sujeita a validação amostral e revisão, com registro de versões e trilha de auditoria (Osco et al., 2023; Ma et al., 2024; Liu et al., 2024; Wang et al., 2024).

A avaliação de acurácia deve ser expressa em métricas reconhecidas e compatíveis com o tipo de dado. A base mais comum é o RMSE (Root Mean Square Error) em coordenadas planimétricas e altimétricas, calculado sobre check points. Para comunicação com usuários não especialistas, métricas de erro circular e linear em percentis são úteis: CE90 (Circular Error 90%) expressa um raio dentro do qual 90% dos erros planimétricos se encontram; LE90 (Linear Error 90%) faz o análogo para altura, embora sua adoção dependa do padrão adotado. O ponto central é: o programa define um limiar mínimo aceitável por produto e por uso, não um valor único “para tudo”. Delimitar quadras e edificações pode exigir um limiar; dimensionar intervenção de drenagem exige outro. Sem essa distinção, projetos ficam sujeitos a discussões improdutivas (“está preciso?”) em vez de evidências (“atende ao uso X com erro máximo Y validado por Z”).

O diagnóstico urbano entra como camada de decisão, integrando produtos do drone com GIS e sensoriamento remoto. Em termos operacionais, o diagnóstico urbano para fins fundiários deve responder, pelo menos, a cinco perguntas: (i) onde há ocupação e como ela se organiza (morfologia, densidade, padrões de acesso); (ii) onde há infraestrutura e déficit (vias, drenagem, energia, equipamentos); (iii) onde há restrições e riscos (APP, declividade, inundação, instabilidade, contaminação potencial); (iv) quais áreas são prioritárias por critérios sociais e de viabilidade (vulnerabilidade, risco, custo por domicílio, impacto); e (v) que tipologias de intervenção e instrumentos fundiários são compatíveis com cada recorte territorial. A literatura de mapeamento de informalidade mostra que indicadores morfológicos e texturais podem apoiar classificação e monitoramento, mas a interpretação deve ser contextualizada e validada com conhecimento local, sob risco de viés e erro de decisão (Kuffer et al., 2016; Kohli et al., 2016). Para priorização, métodos de análise multicritério em GIS permitem explicitar pesos e trade-offs, tornando a decisão auditável e ajustável, em vez de implícita (Malczewski, 2006).

Do ponto de vista de modelo de dados, a conexão entre levantamento, diagnóstico e cadastro exige coerência semântica. A ISO 19152 (LADM II) oferece estrutura para representar entidades e relações centrais — partes, direitos/restrições/responsabilidades, unidades administrativas e unidades espaciais — e facilita a interoperabilidade com registros e sistemas setoriais quando adotada como modelo de referência (ISO, 2024a; ISO, 2025a). Para programas de regularização, isso se traduz em padronizar atributos mínimos e controlar versões: o que mudou entre a versão “levantamento” e a versão “peça técnica”; qual feição foi ajustada; qual regra de consistência foi aplicada; qual evidência suportou a mudança; e qual produto foi usado para instruir decisão administrativa.

Em 2025/2026, essa cadeia técnica não pode ser considerada completa sem governança de dados pessoais. Imagens e bases fundiárias podem permitir identificação de domicílios e inferência de condições socioeconômicas. Isso impõe requisitos de finalidade e minimização, políticas de retenção e acesso, e, em contextos de potencial alto risco, elaboração de RIPD como parte do desenho do programa (Brasil, 2018; ANPD, 2023). A consequência operacional é que o “pipeline” inclui também classificação da informação (o que é público, restrito, sensível), controles técnicos (criptografia, gestão de identidade e acesso, logs) e controles processuais (termos contratuais, treinamento, resposta a incidentes), sob referências como ISO/IEC 27001 e frameworks de privacidade (ISO/IEC, 2022; NIST, 2020). Sem isso, um programa pode acelerar etapas técnicas e, ao mesmo tempo, elevar risco regulatório e reputacional a níveis inaceitáveis.

4. Métricas e protocolo de medição explicados em texto corrido (o que medir, como medir e como usar)

A proposta de métricas deve cumprir três critérios: ser operacional (medível com dados disponíveis), ser comparável (entre contratos e ciclos) e ser auditável (com evidência rastreável). Em programas públicos, métricas que não mudam decisão tendem a virar relatório; métricas bem desenhadas viram governança: acionam correções de processo, mudanças contratuais, priorização territorial e mitigação de risco. O framework aqui proposto organiza-se em três blocos, cada um com um conjunto mínimo de indicadores e regras de medição. A definição é deliberadamente enxuta para evitar “inflação de KPI” e preservar foco em desempenho real.

O primeiro bloco é Eficiência, voltado a tempo, custo e capacidade de entrega. O indicador central é o tempo de ciclo por etapa, medido como mediana e dispersão (p.ex., P50 e P90) entre: planejamento, aquisição em campo, processamento, extração de feições, validação/QA, consolidação cadastral, produção de peças técnicas e entrega para decisão. Programas aceleram quando reduzem P90, não apenas média: o atraso “de cauda” é onde se concentra risco de cronograma. Complementarmente, mede-se produtividade por equipe (hectares/dia ou quadras/dia por fase), custo por parcela/unidade (incluindo retrabalho), taxa de retrabalho (proporção de produtos devolvidos por não conformidade) e throughput mensal (unidades concluídas e aceitas por mês). A regra de medição deve separar esforço “novo” de esforço “refeito”, para evitar ganhos ilusórios. Fontes típicas incluem logs de workflow, ordens de serviço, checklists de aceite e sistemas de protocolo. Um limiar mínimo útil é estabelecer teto de retrabalho por fase (por exemplo, “não conformidade crítica ≤ X% dos produtos”), porque retrabalho é o principal mecanismo que converte tecnologia em atraso.

O segundo bloco é Qualidade técnica, alinhado a ISO 19157-1 e à necessidade de defensibilidade do produto. Aqui, qualidade é tratada como conformidade a especificação de produto e como evidência de acurácia e consistência. O conjunto mínimo inclui: completude (percentual de feições obrigatórias presentes; cobertura de área; ausência de “buracos”); consistência lógica/topológica (regras de não sobreposição, fechamento de polígonos, conectividade viária, coerência entre camadas); acurácia posicional (RMSE e, quando aplicável, CE90/LE90 calculados sobre check points; densidade e distribuição de pontos de verificação); qualidade semântica/temática (erros de classificação de feições e atributos essenciais, como tipo de uso, material, categoria de restrição); e auditoria/validação (percentual de amostras aprovadas em inspeção independente; rastreabilidade via metadados e linhagem). A medição deve adotar amostragem explícita: por exemplo, amostra estratificada por tipologia urbana (densa, aberta, encosta, área vegetada), porque a qualidade não é uniforme no território. A “conformidade com padrões” entra como critério de aceite: presença de metadados (ISO 19115-1), declaração de qualidade (ISO 19157-1), e aderência do modelo de dados a um esquema controlado (por exemplo, mapeável a entidades LADM II quando o sistema do órgão adotar esse alinhamento).

O terceiro bloco é Redução de risco, medindo a capacidade do programa de antecipar e mitigar eventos que geram atraso, contencioso ou dano. A base é um registro de riscos (risk register) com avaliação de probabilidade x impacto, mas a inovação está em transformar isso em métrica de programa, não em documento estático. O conjunto mínimo inclui: risco legal/contencioso (taxa de impugnações por lote/quadra; causas-raiz ligadas a limites, elegibilidade e inconsistência documental; tempo de resolução); risco ambiental (percentual de unidades com restrição; taxa de reclassificação após validação; número de casos com conflito entre base e campo); risco social (incidentes em campo; taxa de adesão/recusa; eventos de conflito; necessidade de remediação de comunicação); risco operacional (dias perdidos por clima/logística, falhas de equipamento, indisponibilidade de GNSS/base de referência, dependência crítica de fornecedor); e risco de dados (incidentes de segurança, acessos indevidos, falhas de controle de versão, e—explicitamente—risco de privacidade). Em 2025/2026, risco de dados inclui obrigação operacional de RIPD: o programa mede se existe RIPD por macroprocesso (levantamento, armazenamento, compartilhamento), se foram implementadas salvaguardas, e se há evidência de revisão periódica. Isso se ancora na LGPD e nas orientações públicas da ANPD sobre RIPD, ainda em evolução regulatória, mas já suficientes para orientar governança e diligência (Brasil, 2018; ANPD, 2023).

O protocolo de medição é o componente que torna o framework executável. Ele pode ser implementado em oito passos, sem depender de plataforma específica. Primeiro, definir a unidade de medição (parcela, quadra, setor, núcleo) e a granularidade temporal (semanal e mensal são as mais úteis para gestão). Segundo, estabelecer baseline: medir pelo menos um ciclo completo com o processo atual (mesmas métricas), para permitir comparação antes/depois. Terceiro, especificar produto e qualidade: parâmetros mínimos (GSD alvo, densidade de GCP/check points, método de validação, tolerâncias) e evidência exigida para aceite. Quarto, instrumentar o workflow: todo produto deve ter carimbo de data por fase, responsável, versão, e resultado de QA; sem isso, o programa não mede ciclo nem retrabalho. Quinto, desenhar validação independente: amostragem por tipologia territorial, check points independentes, inspeção em campo quando necessário, e auditoria de consistência entre camadas. Sexto, integrar governança: um PMO do programa consolida indicadores, identifica gargalos e aciona decisões (reforço de equipe, revisão de especificação, mudança contratual, priorização). Sétimo, tratar risco como processo: revisão periódica de riscos, gatilhos mensuráveis (por exemplo, “impugnações acima de X por mês” aciona revisão de critérios e reforço de comunicação social), e planos de mitigação com responsáveis e prazos. Oitavo, governança de dados e compliance: metadados obrigatórios, versionamento, trilha de auditoria e controles de acesso; RIPD como artefato de programa; e cláusulas contratuais que preservem portabilidade e evitem dependência tecnológica.

A contratação pública é parte do protocolo, não um detalhe administrativo. Para evitar “vendor lock-in”, o edital deve exigir entregáveis em formatos abertos e amplamente suportados (p.ex., GeoTIFF, LAS/LAZ, GeoPackage), documentação de esquema de dados, e direitos de uso e reprocessamento pelo órgão, além de parâmetros de qualidade mensuráveis e penalidades por não conformidade. Padrões OGC para interoperabilidade e acesso (como GeoPackage e APIs) e normas de gestão (ISO 9001/31000/27001) funcionam aqui como referências de exigência e auditoria, elevando previsibilidade do contrato e comparabilidade de desempenho.

Do ponto de vista jurídico do programa, o protocolo também deve incorporar regras de risco normativo com clareza. Um exemplo é o tratamento do marco temporal de 22/12/2016. A medição do risco legal não deve partir de uma regra genérica (“se pós-2016, não regulariza”), mas de uma classificação por instrumento e tipologia do núcleo, reconhecendo que o marco temporal está ligado a mecanismos específicos, como legitimação fundiária, e que outras estratégias e instrumentos podem ser aplicáveis conforme o caso, o que altera risco, evidência necessária e tempo de tramitação (Brasil, 2017; Brasil, 2018b; RIB, 2025). A consequência mensurável é direta: reduz-se indeferimento por instrução inadequada e evita-se retrabalho documental tardio, que é uma das principais fontes de atraso em programas de escala.

5. Evidências, implicações teóricas, limitações e recomendações

A literatura técnica e aplicada sustenta que UAV/fotogrametria pode produzir ortomosaicos e modelos derivados em alta resolução com desempenho competitivo em custo e prazo, desde que o georreferenciamento seja controlado e a acurácia seja verificada por metodologia apropriada e pontos independentes (Colomina & Molina, 2014; Nex & Remondino, 2014; James & Robson, 2012). Em aplicações cadastrais e de administração territorial, há evidência de ganhos na produção de bases e na extração de feições visíveis, inclusive em processos participativos, mas a literatura converge em um limite estrutural: a fronteira jurídica nem sempre é visível no terreno e a qualidade é heterogênea por tipologia territorial (Koeva et al., 2017; Koeva et al., 2018; Fetai et al., 2019; Crommelinck et al., 2018). Isso implica que a aceleração não pode ser atribuída apenas à “velocidade de captura”, mas ao redesenho do processo de evidências: controles de qualidade, rastreabilidade e critérios de aceitação por uso.

No campo do diagnóstico urbano e da informalidade, revisões mostram que sensoriamento remoto e GIS apoiam identificação, classificação e monitoramento, porém com risco significativo de erro quando não há validação local e quando o diagnóstico é usado para decisões distributivas (priorização de investimento, escolha de instrumento, elegibilidade) (Kuffer et al., 2016; Kohli et al., 2016). Em programas públicos, isso tem implicação teórica direta: o diagnóstico não deve ser tratado como “verdade do território”, mas como um mecanismo de redução de incerteza que requer calibração, transparência metodológica e validação. A análise multicritério em GIS, ao tornar explícitos pesos e trade-offs, é relevante nesse contexto porque transforma escolhas políticas e técnicas em critérios auditáveis e ajustáveis, reduzindo arbitrariedade e fortalecendo accountability (Malczewski, 2006).

No estado da arte de 2025/2026, a principal mudança no elo “produção de feições” é a redução do esforço manual via segmentação automatizada, com destaque para modelos generalistas como o Segment Anything Model (SAM) e seus derivados/adaptações para sensoriamento remoto (Osco et al., 2023; Ma et al., 2024; Liu et al., 2024; Wang et al., 2024). A literatura indica ganhos de produtividade e desempenho robusto em múltiplos cenários, mas também aponta a persistência de erros sistemáticos e vieses por resolução, textura urbana, iluminação e contexto territorial. Em termos teóricos, isso desloca o debate de “o modelo funciona” para “sob quais condições o erro residual é aceitável para o propósito”. Assim, o uso de SAM em programas fundiários deve ser enquadrado como um componente de um sistema de produção com controle estatístico e auditoria, e não como substituto de validação. A métrica-chave deixa de ser apenas tempo de vetorização e passa a ser a relação entre ganho de produtividade e custo de retrabalho, ponderada pelo risco do erro (por exemplo, erros em limites de parcelas críticas ou em áreas de restrição ambiental têm impacto desproporcional).

A discussão teórica mais relevante para programas públicos é que “aceleração” precisa ser modelada como um efeito de governança do pipeline, e não como atributo intrínseco da tecnologia. Há três mecanismos causais principais. O primeiro é redução de retrabalho: ao especificar qualidade e validar cedo (gates), diminui-se a recirculação de produtos entre etapas, encurtando o tempo total de ciclo. O segundo é redução de incerteza decisória: diagnóstico urbano estruturado reduz reavaliações tardias e evita entrada de territórios inviáveis em fases caras do processo. O terceiro é redução de risco residual: controles explícitos (técnicos, jurídicos, ambientais e de dados) diminuem eventos que paralisam o programa (impugnações, incidentes, devoluções por não conformidade). Esses mecanismos dependem de capacidade institucional: sem PMO, sem instrumentação do workflow e sem critérios de aceite, a tecnologia tende a aumentar volume de dados sem reduzir incerteza, elevando custo de coordenação.

Há também trade-offs que precisam ser explicitados. O primeiro é o trade-off entre cobertura e rigor: a lógica fit-for-purpose recomenda calibrar precisão e esforço de validação ao propósito e ao risco, evitando padrões únicos inviáveis, mas exige limiares mínimos defendíveis e transparentes para não produzir exclusão territorial ou insegurança jurídica. O segundo trade-off é entre automação e equidade: algoritmos podem performar pior em morfologias urbanas específicas (alta densidade, baixa qualidade de imagem, heterogeneidade construtiva), e isso pode introduzir assimetria de qualidade, com impacto distributivo. O terceiro é o trade-off entre transparência e proteção: mapeamentos urbanos de alta resolução podem expor dados pessoais ou permitir inferências sensíveis, o que requer governança de dados como requisito de desenho do programa e não como etapa posterior.

Nesse ponto, a LGPD e o RIPD entram como componente estruturante. Em mapeamentos urbanos e bases fundiárias, o tratamento de dados pode envolver identificação direta ou indireta, exigindo finalidade, minimização, retenção e controles de acesso coerentes. Do ponto de vista do programa, o RIPD deve ser tratado como instrumento de gestão de risco de dados e de legitimidade, especialmente quando há potencial de alto risco aos titulares (Brasil, 2018; ANPD, 2023). Em termos operacionais, isso implica registrar bases legais, mapear fluxos de compartilhamento, definir perfis de acesso, registrar logs e estabelecer resposta a incidentes. A consequência teórica é clara: aceleração não pode ser obtida à custa de elevação de risco regulatório e reputacional, porque esse risco retorna como paralisia e perda de legitimidade.

As recomendações práticas, nesse enquadramento, derivam diretamente dos mecanismos acima. Primeiro, medir eficiência por etapa e não apenas por prazo total, porque gargalos reais se manifestam na cauda (P90) e no retrabalho. Segundo, tratar qualidade como conformidade a especificação por uso, com validação independente e rastreabilidade por metadados e versão. Terceiro, estruturar diagnóstico urbano como instrumento de decisão auditável (critérios e pesos explícitos) e não como “mapa ilustrativo”. Quarto, incorporar automação (SAM e similares) de forma incremental e mensurada, com controle do erro residual e da assimetria por tipologia territorial. Quinto, institucionalizar governança de risco (incluindo risco de dados) com gatilhos e planos de resposta, evitando que riscos se manifestem apenas quando já causaram atraso e contencioso.

6. Considerações finais

Este artigo argumenta que drones e diagnóstico urbano só aceleram programas públicos de regularização fundiária de forma sustentável quando são integrados a um sistema de governança por desempenho: métricas enxutas, protocolo de medição comparável, critérios de aceitação por uso, validação independente e gestão de risco contínua. A contribuição central é oferecer um enquadramento operacional que conecta o pipeline técnico (captura, processamento, extração de feições, integração cadastral e validação) ao pipeline institucional (contratação, PMO, controle de qualidade, auditoria e decisão), reduzindo retrabalho e aumentando defensabilidade.

A atualização do referencial para a família ISO 19152:2024 (LADM Edição II) reforça interoperabilidade e coerência semântica, essenciais quando múltiplos fornecedores e órgãos produzem e consomem dados ao longo do programa. O alinhamento com padrões de qualidade e metadados (ISO 19157-1 e ISO 19115-1) permite que qualidade deixe de ser narrativa e passe a ser evidência auditável, condição crítica para reduzir contencioso e devoluções. A incorporação de governança de proteção de dados e do RIPD/LGPD quando aplicável posiciona o mapeamento urbano dentro de um regime contemporâneo de risco e legitimidade: rapidez sem proteção e controle tende a gerar paralisia posterior.

Por fim, o uso de segmentação automatizada (SAM e adaptações) pode aumentar produtividade, mas deve ser tratado como componente controlado, com validação e rastreabilidade, evitando assimetrias de qualidade e efeitos distributivos indesejados. A agenda de pesquisa mais promissora é a avaliação causal do impacto de tecnologias e governança sobre prazos e riscos, por desenhos quase-experimentais e por estudos comparativos entre tipologias urbanas; além disso, há espaço para aprofundar métodos de auditoria de qualidade e de governança de dados que conciliem transparência pública com proteção de direitos em bases de alta resolução.

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WORLD BANK. Land Governance Assessment Framework: implementation manual. Washington, DC: World Bank, 2013.

Djalma Ribeiro de Andrade Filho¹
Magnum Moreira da Silva²
Bruno Fernandes de Assis³
Heitor Cardoso de Brito⁴

RESUMO

A produção de blocos de concreto sextavados para pavimentação enfrenta desafios de padronização que impactam diretamente na resistência e durabilidade do produto. Este artigo propõe a aplicação integrada de ferramentas da qualidade para diagnóstico e aprimoramento da cadeia produtiva, a partir de um estudo de caso em uma empresa de Itanhomi–MG. Foram realizados mapeamento do processo com identificação de Pontos Críticos de Controle (PCC), aplicação de checklist de conformidade, ensaios comparativos de resistência à compressão em corpos de prova cilíndricos e blocos produzidos no mesmo lote e curados sob condições equivalentes, além da análise de causas por Diagrama de Ishikawa. Os resultados indicaram baixa resistência intrínseca do concreto (média ≈ 8 MPa aos 28 dias) e resistência do bloco inferior ao requisito mínimo (média ≈ 23 MPa < 30 MPa), associadas ao uso de água de reuso sem controle, slump muito baixo (≈ 1 cm) e condições ambientais severas (≈ 42 °C) durante produção e cura inicial. Como proposta, foi estruturado plano de ação 5W2H integrado ao ciclo PDCA, com foco na qualificação da água, ajuste de traço para clima quente e implantação de controles operacionais em tempo real. Conclui-se que a padronização do processo produtivo depende do controle das variáveis críticas identificadas, com potencial de elevar a conformidade do produto e reduzir ocorrências de patologias em pavimentos.

Palavras-chave: Bloco sextavado; cadeia produtiva; padronização; controle da qualidade; resistência à compressão.

ABSTRACT 

The production of hexagonal interlocking concrete blocks for paving faces standardization challenges that directly affect strength and durability. This paper proposes an integrated use of quality tools to diagnose and improve the production chain, based on a case study in a manufacturing plant located in Itanhomi, Minas Gerais, Brazil. The study included process mapping with Critical Control Points (CCPs) identification, a conformity checklist, comparative compressive strength tests on cylindrical specimens and blocks produced from the same batch and cured under equivalent conditions, and a root-cause analysis using an Ishikawa diagram. Results indicated low intrinsic concrete strength (mean ≈ 8 MPa at 28 days) and block strength below the minimum requirement (mean ≈ 23 MPa < 30 MPa), associated with uncontrolled reused water, very low slump (≈ 1 cm), and severe environmental conditions (≈ 42 °C) during production and early curing. As an improvement proposal, a 5W2H action plan integrated with the PDCA cycle was developed, focusing on water qualification, mix design adjustment for hot weather, and real-time process monitoring. The findings indicate that standardization requires controlling the identified critical variables, with the potential to increase product conformity and reduce early pavement distress.

Keywords: Hexagonal concrete block; production chain; standardization; quality control; compressive strength.

1. INTRODUÇÃO

1.1. Contextualização do Problema

A pavimentação com blocos de concreto sextavado consolidou-se como uma solução amplamente adotada em vias urbanas, estacionamentos, áreas industriais e espaços públicos, especialmente por órgãos públicos municipais. Essa preferência decorre de vantagens como facilidade construtiva, elevada produtividade, possibilidade de manutenção localizada e comportamento estrutural mais tolerante a deformações do subleito quando comparado a pavimentos rígidos.

Apesar dessas vantagens, observa-se de forma recorrente a ocorrência de patologias prematuras em pavimentos executados com blocos de concreto, tais como ruptura dos elementos, perda de regularidade superficial e deslocamentos localizados. Em muitos casos, essas falhas são atribuídas, de maneira simplificada, exclusivamente à baixa qualidade dos blocos empregados. Contudo, essa interpretação desconsidera a complexidade do sistema e a influência das múltiplas etapas envolvidas ao longo da cadeia produtiva e executiva.

Um fator agravante desse cenário está relacionado aos processos de contratação pública, que frequentemente carecem de especificações técnicas suficientemente rigorosas quanto aos requisitos de desempenho dos blocos de concreto. A ausência de exigências claras de conformidade com normas técnicas aplicáveis compromete o controle de qualidade ainda na etapa produtiva, permitindo a utilização de artefatos que não atendem plenamente aos requisitos mínimos de resistência e durabilidade. Soma-se a isso a limitada adoção de práticas sistemáticas de padronização, controle estatístico de processo e gestão da qualidade por parte de algumas indústrias produtoras de artefatos de concreto.

Como consequência, verificam-se pavimentos com desempenho inferior ao esperado, redução da vida útil das obras e aumento dos custos de manutenção, configurando não apenas um problema técnico, mas também uma questão de interesse público, relacionada à eficiência na aplicação dos recursos financeiros.

1.2. Foco na Cadeia Produtiva do Bloco

O pavimento em bloco de concreto sextavado caracteriza-se como um sistema intertravado de comportamento estrutural semi-flexível, no qual as cargas verticais e horizontais provenientes do tráfego são redistribuídas superficialmente entre os blocos e transferidas às camadas inferiores do pavimento, especialmente à base e à sub-base. O desempenho desse sistema depende do equilíbrio entre a resistência mecânica dos blocos, a eficiência do intertravamento e a capacidade de suporte das camadas estruturais.

Embora o comportamento estrutural do pavimento resulte da interação entre projeto, execução e condições de uso, a etapa de produção dos blocos de concreto assume papel determinante no desempenho global do sistema. Propriedades como resistência à compressão, durabilidade e estabilidade dimensional são fortemente influenciadas pela qualidade dos materiais empregados e pelo controle das variáveis do processo produtivo.

As patologias observadas em pavimentos intertravados, portanto, não devem ser compreendidas apenas como falhas pontuais do material, mas como reflexo de um cenário multifatorial, no qual deficiências na seleção de insumos, na dosagem, na mistura, na moldagem, na cura e no armazenamento dos blocos comprometem o desempenho final do produto.

Diante desse contexto, este artigo delimita seu foco na cadeia produtiva dos blocos de concreto sextavados, compreendendo-a como um elo crítico e passível de intervenção direta por meio de métodos e ferramentas da Engenharia de Produção. A abordagem adotada considera a cadeia produtiva de forma integrada, desde a seleção e caracterização dos materiais constituintes até as etapas de fabricação, cura, armazenamento e transporte do produto acabado, com o objetivo de identificar pontos críticos e oportunidades de padronização.

1.3. Objetivos

Objetivo Geral

Propor um modelo de padronização da cadeia produtiva de blocos de concreto sextavados para pavimentação, fundamentado na aplicação de ferramentas da qualidade, visando garantir a conformidade técnica e o desempenho do produto final.

Objetivos Específicos

1. Mapear e caracterizar as etapas da cadeia produtiva dos blocos de concreto sextavados, identificando os Pontos Críticos de Controle (PCC) com impacto direto na qualidade do produto.
2. Identificar e priorizar as principais não conformidades associadas a cada elo da cadeia produtiva, com base em critérios técnicos e de impacto no desempenho final dos blocos.
3. Analisar as causas-raiz das não conformidades prioritárias por meio da aplicação do Diagrama de Causa e Efeito (Ishikawa).
4. Elaborar um plano de padronização do processo produtivo, estruturado no ciclo PDCA, contemplando a definição de procedimentos operacionais padrão (POPs) recomendados.

1.4. Relevância do Trabalho

O presente trabalho apresenta relevância para a Engenharia de Produção ao aplicar ferramentas clássicas da gestão e do controle da qualidade a um processo industrial real, inserido no contexto da produção de artefatos de concreto. Ao abordar a cadeia produtiva dos blocos sextavados sob a ótica da padronização e do controle de processos, o estudo contribui para a ampliação da aplicação prática de métodos consagrados da qualidade em um setor tradicionalmente caracterizado por baixo nível de formalização técnica.

No contexto regional de Governador Valadares e municípios do entorno, fortemente vinculados à construção civil e à execução de obras públicas, o trabalho oferece um modelo de diagnóstico e melhoria com potencial de replicação em empresas de pequeno e médio porte. Sob a perspectiva social e institucional, a pesquisa contribui para a melhoria da qualidade dos pavimentos urbanos, para o aumento da durabilidade das obras públicas e para a otimização do gasto público, ao evidenciar a importância do controle da qualidade na fase produtiva.

1.5. Estrutura do Artigo

Além desta introdução, o artigo apresenta o referencial teórico na Seção 2, no qual são discutidos os fundamentos técnicos relacionados aos blocos de concreto para pavimentação, à cadeia produtiva e às ferramentas da qualidade. A Seção 3 descreve a metodologia adotada, caracterizando o estudo de caso e os procedimentos de coleta e análise de dados. Na Seção 4 são apresentados e discutidos os resultados obtidos, e, por fim, a Seção 5 apresenta as considerações finais do estudo.

2. REFERENCIAL TEÓRICO

2.1. Blocos de Concreto para Pavimentação

Os blocos de concreto para pavimentação constituem um sistema construtivo amplamente empregado em vias urbanas, estacionamentos, áreas industriais e espaços públicos, em função de sua versatilidade, facilidade de execução e possibilidade de manutenção localizada. O desempenho desse tipo de pavimento depende diretamente das propriedades físicas, mecânicas e dimensionais dos blocos, bem como da interação entre os elementos constituintes do sistema intertravado.

Além das características individuais dos blocos, o comportamento estrutural do pavimento intertravado resulta da atuação conjunta das camadas que compõem o sistema, como base, sub-base e camada de assentamento, responsáveis pela adequada distribuição dos esforços provenientes do tráfego.

2.1.1. Norma ABNT NBR 9781: requisitos e métodos de ensaio

No Brasil, os blocos de concreto para pavimentação são regulamentados pela ABNT NBR 9781, que estabelece os requisitos mínimos de qualidade para aceitação do produto. A norma define parâmetros dimensionais, tolerâncias geométricas, limites máximos de absorção de água e valores mínimos de resistência característica à compressão, de acordo com a classe de tráfego a que o pavimento será submetido.

A norma também especifica os métodos de ensaio para avaliação do desempenho dos blocos, incluindo os procedimentos para determinação da resistência à compressão e da absorção de água. O atendimento a esses critérios é condição fundamental para garantir a durabilidade, a segurança estrutural e o desempenho funcional dos pavimentos intertravados ao longo de sua vida útil, sendo frequentemente utilizado como referência técnica em projetos, processos licitatórios e controle tecnológico da produção.De acordo com a ABNT NBR 9781, os blocos de concreto destinados à pavimentação devem atender a valores mínimos de resistência característica à compressão, sendo 30 MPa um requisito comumente adotado para aplicações em vias sujeitas a tráfego leve a médio, além de limites máximos de absorção de água e tolerâncias dimensionais específicas.

Figura 1 – Bloco de concreto sextavado (25 × 25 × 8 cm).

2.1.2. Características do bloco sextavado

O bloco de concreto sextavado destaca-se por sua geometria, que favorece o intertravamento mecânico entre as peças, promovendo melhor distribuição de cargas e maior estabilidade do pavimento. Esse formato permite a redistribuição dos esforços verticais e horizontais provenientes do tráfego, reduzindo concentrações de tensão e minimizando deslocamentos relativos entre os blocos.

Devido a essas características, os blocos sextavados são amplamente utilizados em vias de baixo e médio tráfego, estacionamentos, pátios industriais, calçadas e áreas sujeitas a solicitações repetitivas. Contudo, o desempenho do sistema não depende exclusivamente da geometria do bloco, mas também de sua resistência intrínseca, da qualidade do processo produtivo e das condições de assentamento e suporte estrutural.

2.2. Cadeia Produtiva do Bloco Sextavado

A cadeia produtiva dos blocos de concreto sextavados envolve um conjunto de etapas interdependentes, nas quais falhas localizadas podem comprometer significativamente a qualidade do produto final. A compreensão integrada dessas etapas é essencial para a identificação de pontos críticos e para a proposição de ações de padronização e controle.

2.2.1. Seleção e dosagem dos materiais

A seleção adequada dos materiais constituintes do concreto — agregados, cimento e água — exerce influência direta sobre as propriedades mecânicas e a durabilidade dos blocos. Os agregados devem apresentar granulometria adequada, baixa presença de impurezas e características físicas compatíveis com o uso estrutural. O tipo de cimento, como o CPV ARI, é frequentemente empregado em artefatos de concreto em função de seu elevado ganho inicial de resistência.

A qualidade da água de amassamento é um fator muitas vezes negligenciado, embora tenha impacto significativo na hidratação do cimento. A dosagem correta do traço e o controle do fator água/cimento (a/c) são determinantes para o equilíbrio entre resistência mecânica, trabalhabilidade e compacidade do concreto, especialmente em processos de produção de blocos vibroprensados.

2.2.2. Processos de mistura, moldagem e adensamento

A etapa de mistura tem como objetivo garantir a homogeneidade do concreto, assegurando a distribuição uniforme dos materiais. Em artefatos de concreto seco ou de baixa trabalhabilidade, a eficiência do misturador, o tempo de mistura e a sequência de introdução dos insumos tornam-se variáveis críticas para a qualidade final do produto.

A moldagem dos blocos sextavados é normalmente realizada por meio de prensagem hidráulica, processo no qual a aplicação simultânea de pressão e vibração promove a compactação da massa, a redução dos vazios e o aumento da densidade do concreto. A pressão aplicada e o tempo de prensagem influenciam diretamente a microestrutura do concreto endurecido, refletindo-se na resistência mecânica e na durabilidade dos blocos.

2.2.3. Cura do concreto

A cura do concreto constitui uma etapa fundamental para o desenvolvimento das reações de hidratação do cimento e para o ganho progressivo de resistência. Métodos como cura úmida, nebulização ou manutenção em ambientes controlados visam evitar a perda prematura de umidade, especialmente nos primeiros dias após a moldagem, período crítico para o desempenho mecânico futuro do material.

Condições ambientais adversas, como altas temperaturas e baixa umidade relativa do ar, podem acelerar a evaporação da água de amassamento, interrompendo o processo de hidratação e comprometendo a resistência final dos blocos. Dessa forma, o controle das condições de cura configura-se como um dos principais pontos críticos da cadeia produtiva de blocos de concreto.

2.2.4. Armazenamento e transporte

Após a cura, os blocos devem ser armazenados em condições que evitem danos mecânicos, exposição excessiva ao sol e à ação do vento. O transporte inadequado pode provocar microfissuras, lascamentos e perda de umidade residual, afetando negativamente o desempenho do produto no momento da aplicação em obra e sua durabilidade em serviço.

2.3. Gestão e Ferramentas da Qualidade

A aplicação de princípios de gestão da qualidade em processos produtivos industriais possibilita a identificação sistemática de falhas, a redução da variabilidade dos processos e a melhoria contínua do desempenho dos produtos, sendo amplamente adotada em diferentes setores industriais.

2.3.1. Conceitos de padronização, CEP e PCC

A padronização consiste na definição de procedimentos operacionais claros, documentados e repetíveis, visando garantir a uniformidade do processo produtivo. O Controle Estatístico de Processo (CEP) permite monitorar a variabilidade das etapas produtivas ao longo do tempo, possibilitando a identificação de desvios antes que resultem em produtos não conformes. Já os Pontos Críticos de Controle (PCC) correspondem às etapas do processo nas quais falhas exercem impacto direto e significativo na qualidade final do produto.

Esses conceitos são amplamente discutidos na literatura de gestão da qualidade, destacando-se as contribuições de Gestão da qualidade: teoria e prática e Introdução ao controle estatístico da qualidade.

2.3.2. Ferramentas da qualidade

Entre as principais ferramentas utilizadas para análise e melhoria de processos produtivos destacam-se:

• o fluxograma, empregado para o mapeamento detalhado das etapas do processo;
• o checklist, utilizado para verificação sistemática de conformidades;
• o Diagrama de Pareto, aplicado à priorização de problemas com maior impacto;
• o Diagrama de Causa e Efeito (Ishikawa), estruturado segundo os 6M (Material, Mão de obra, Método, Máquina, Medição e Meio ambiente), para identificação das causas-raiz;
• o ciclo PDCA, associado à ferramenta 5W2H, para a estruturação de planos de ação e promoção da melhoria contínua.

3. METODOLOGIA

3.1. Tipo e Natureza da Pesquisa

A pesquisa caracteriza-se como um estudo de caso único, de natureza exploratória e descritiva, com abordagem mista, combinando métodos qualitativos e quantitativos. A abordagem qualitativa foi empregada na análise do processo produtivo e na identificação das não conformidades, enquanto a abordagem quantitativa foi utilizada na realização dos ensaios de resistência à compressão e na análise dos resultados obtidos.

3.2. Local do Estudo e Amostra

O estudo foi realizado em uma empresa produtora de blocos de concreto sextavados, localizada no município de Itanhomi–MG. A pesquisa concentrou-se na análise integral do processo produtivo durante um período de 28 dias, contemplando duas idades de avaliação do concreto: 7 e 28 dias.

Foram coletadas amostras simultâneas de corpos de prova cilíndricos moldados conforme procedimentos normativos da ABNT e de blocos sextavados pré-moldados fabricados na prensa hidráulica da própria empresa. As amostras foram produzidas a partir do mesmo lote de concreto, no mesmo horário, sob iguais condições de temperatura ambiente, e submetidas ao mesmo procedimento de cura, assegurando a comparabilidade dos resultados.

3.3. Procedimentos para Coleta de Dados

3.3.1. Mapeamento da Cadeia Produtiva

O mapeamento da cadeia produtiva foi realizado por meio de observação direta in loco e entrevista semiestruturada com o responsável técnico da empresa. Foram identificados os principais insumos utilizados no processo produtivo, incluindo brita gnaisse (Pedreira São João – Governador Valadares/MG), areia grossa proveniente do Rio Caratinga, cimento CPV ARI RS e água de reuso oriunda de poço próprio.

As etapas do processo produtivo analisadas compreenderam: dosagem dos materiais, mistura, prensagem hidráulica, cura a céu aberto e estocagem dos blocos, possibilitando a identificação dos Pontos Críticos de Controle (PCC) ao longo da cadeia.

3.3.2. Checklist de Conformidade

Foi elaborado um checklist de verificação, fundamentado nos requisitos da ABNT NBR 9781 e em boas práticas de produção de artefatos de concreto. O instrumento foi aplicado em cada PCC identificado, com o objetivo de auditar a conformidade do processo produtivo em relação aos critérios técnicos estabelecidos, conforme princípios da gestão da qualidade aplicados ao controle de processos produtivos (PALADINI, 2012).

3.4. Procedimentos para Análise de Dados

A análise dos dados foi conduzida com base em ferramentas clássicas da gestão da qualidade, amplamente utilizadas para priorização de problemas, identificação de causas-raiz e estruturação de ações corretivas (PALADINI, 2012; MONTGOMERY, 2009)

3.4.1. Consolidação dos Dados

Os dados obtidos por meio do checklist foram organizados e tabulados, permitindo a identificação e quantificação das não conformidades associadas a cada etapa do processo produtivo.

3.4.2. Diagrama de Pareto

O Diagrama de Pareto foi utilizado para priorizar as não conformidades identificadas, destacando aquelas com maior impacto potencial na qualidade final dos blocos de concreto sextavados.

3.4.3. Diagrama de Causa e Efeito (Ishikawa – 6M)

A não conformidade prioritária foi submetida à análise por meio do Diagrama de Causa e Efeito (Ishikawa), estruturado segundo os 6M (Material, Mão de obra, Método, Máquina, Medição e Meio ambiente), visando à identificação sistemática das causas-raiz do problema.

3.4.4. Plano de Ação (PDCA / 5W2H)

Com base nas causas identificadas, foi desenvolvido um plano de ação estruturado no ciclo PDCA, utilizando a ferramenta 5W2H, com o objetivo de propor medidas corretivas e preventivas voltadas à padronização e à melhoria do processo produtivo.

4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

4.1. Mapeamento da Cadeia Produtiva e Identificação dos Pontos Críticos de ControleO mapeamento do processo produtivo, representado no fluxograma apresentado na Figura 2, permitiu a identificação de quatro Pontos Críticos de Controle (PCC), nos quais falhas exercem impacto direto sobre a qualidade final dos blocos de concreto sextavados.

FLUXOGRAMA DO PROCESSO PRODUTIVO E PCCs

Figura 2 – Fluxograma do processo produtivo dos blocos de concreto sextavados e identificação dos PCCs.

PCC1 – Dosagem e Mistura

A etapa de dosagem e mistura define a relação água/cimento (a/c) e a homogeneidade da massa de concreto. Observou-se um slump extremamente baixo (≈ 1 cm), condição que dificulta a homogeneização adequada da mistura, favorecendo a formação de regiões frágeis na matriz cimentícia. Adicionalmente, o uso de água de reuso introduz uma variável de controle relevante, cuja qualidade pode influenciar diretamente as reações de hidratação do cimento.

Figura 3 – Ensaio de abatimento do concreto (slump).

PCC2 – Prensagem Hidráulica

O processo de prensagem hidráulica mostrou-se determinante para o desempenho mecânico dos blocos. Observou-se incremento significativo da resistência dos blocos sextavados em relação à resistência intrínseca da massa de concreto, avaliada por meio dos corpos de prova cilíndricos. Enquanto os corpos de prova apresentaram resistência média da ordem de 8 MPa, os blocos atingiram valores próximos a 23 MPa, evidenciando a influência da compactação promovida pela prensagem.

Entretanto, constatou-se a ausência de monitoramento sistemático da pressão aplicada e do tempo de prensagem, caracterizando esta etapa como um processo não controlado estatisticamente.

Figura 4 – Prensa hidráulica utilizada na moldagem dos blocos sextavados.

PCC3 – Cura do Concreto

Verificou-se que os blocos permanecem em cura úmida por apenas três dias, sendo posteriormente expostos às condições ambientais. Essa prática interrompe o processo de hidratação do cimento justamente no intervalo de maior ganho de resistência, compreendido entre 7 e 28 dias, configurando-se como uma causa-raiz potencial para a estagnação da resistência mecânica observada nos ensaios.

PCC4 – Armazenamento e Exposição

O armazenamento dos blocos a céu aberto, sob incidência direta de sol e ação do vento, favorece a secagem acelerada e irregular do material, podendo induzir microfissuras por retração e comprometer a resistência final do produto.

Figura 5 – Condições de cura e armazenamento dos blocos de concreto.

4.2. Diagnóstico das Não Conformidades

A aplicação do checklist e a análise dos resultados dos ensaios de resistência à compressão evidenciaram a baixa resistência mecânica como a principal não conformidade do processo produtivo.

Tabela 1 – Resultados dos ensaios de resistência à compressão dos corpos de prova cilíndricos (ABNT).

Tabela 2 – Resultados dos ensaios de resistência à compressão dos blocos sextavados (25 × 25 × 8 cm).

O resultado do Bloco Sextavado 02 aos 28 dias foi desconsiderado por dano mecânico ocorrido durante o transporte, sendo tratado como outlier.

A análise comparativa demonstrou que, embora os blocos apresentem resistência superior à dos corpos de prova, os valores médios aos 28 dias permaneceram inferiores ao requisito mínimo de 30 MPa, adotado como referência normativa e de mercado.

O Diagrama de Pareto, apresentado na Figura 6, confirmou a “Baixa resistência final do bloco (< 30 MPa)” como a não conformidade prioritária, concentrando o maior impacto sobre a qualidade do produto final.

Figura 6 – Diagrama das não conformidades identificadas.

Figura 7 – Diagrama de Pareto das não conformidades identificadas.

4.3. Análise das Causas-Raiz – Diagrama de Ishikawa (6M)

A análise de causas-raiz foi realizada por meio do Diagrama de Causa e Efeito (Ishikawa), considerando como efeito principal a resistência média do corpo de prova cilíndrico curado em condições reais igual a 8 MPa, valor inferior ao necessário para garantir o desempenho final do bloco após a prensagem.

DIAGRAMA DE ISHIKAWA (CAUSA E EFEITO)

Figura 7 – Diagrama de Ishikawa (6M) aplicado à resistência intrínseca do concreto.

A análise evidenciou que a baixa resistência intrínseca do concreto resulta da combinação de múltiplos fatores, destacando-se:

• qualidade da água de reuso;
• slump excessivamente baixo;
• ausência de ajustes de traço para altas temperaturas;
• limitações no controle de processo e nas condições ambientais.

Os resultados indicam que o incremento de resistência promovido pela prensagem hidráulica não é suficiente para compensar integralmente a deficiência inicial do concreto, reforçando a necessidade de intervenção na etapa de dosagem e mistura.

4.4. Proposta de Plano de Padronização do Processo (5W2H)

Com base nas causas-raiz identificadas, foi elaborado um plano de ação estruturado na ferramenta 5W2H, com foco na elevação da resistência intrínseca do concreto e, consequentemente, da resistência final dos blocos sextavados.

Para elevar a resistência intrínseca do concreto (e, consequentemente, a final do bloco), propõe-se:

Tabela 3 – Plano de ação 5W2H para padronização do processo produtivo.

O plano contempla três frentes principais: qualificação da água de amassamento, ajuste do traço para condições de clima quente e implantação de controles em tempo real no processo produtivo, conforme apresentado na Tabela 3.

A implementação das ações propostas visa reduzir a variabilidade do processo, aumentar a previsibilidade dos resultados e estabelecer bases técnicas para a padronização da cadeia produtiva.

4.5 Ciclo PDCA aplicado à padronização da cadeia produtiva

Com base nas não conformidades identificadas, na análise de causas-raiz realizada por meio do Diagrama de Ishikawa e no plano de ação estruturado em 5W2H, propõe-se a aplicação do Ciclo PDCA (Plan–Do–Check–Act) como método de padronização e melhoria contínua do processo produtivo de blocos de concreto sextavados.

P – Plan (Planejar)

A fase de planejamento teve como objetivo identificar o problema, suas causas-raiz e definir ações corretivas estruturadas, com foco na elevação da resistência intrínseca do concreto.

Problema definido

Baixa resistência à compressão dos blocos sextavados, com valores médios inferiores a 30 MPa, em desacordo com os requisitos normativos.

 Causas-raiz priorizadas

• Uso de água de reuso sem controle de qualidade;
• Slump excessivamente baixo (≈ 1 cm), comprometendo a homogeneização;
• Ausência de ajustes de traço para produção em ambiente de alta temperatura;
• Falta de monitoramento sistemático de variáveis críticas (pH da água, temperatura da massa).

Ações planejadas

• Qualificação físico-química da água de amassamento;
• Desenvolvimento de traço alternativo com slump entre 3 e 5 cm, com uso de aditivo superplastificante;
• Implantação de controles operacionais em tempo real;
• Definição de parâmetros mínimos aceitáveis para produção.

Ferramentas utilizadas na fase P (Plan – planejamento)

• Checklist, 
• Diagrama de Pareto, 
• Diagrama de Ishikawa (6M) 
• 5W2H.

D – Do (Executar)

A fase de execução consiste na implementação controlada das ações planejadas, em ambiente real de produção.

Ações executadas/propostas

• Coleta e análise laboratorial da água de reuso (pH, sólidos, contaminantes);
• Produção de lotes experimentais com traço ajustado e uso de aditivo plastificante;
• Moldagem simultânea de corpos de prova cilíndricos e blocos sextavados;
• Aplicação do mesmo procedimento de cura para todas as amostras;
• Registro sistemático das condições de produção (temperatura ambiente, temperatura da massa, consumo de água).

A execução deve ocorrer de forma controlada e documentada, garantindo rastreabilidade dos dados.

C – Check (Verificar)

A fase de verificação tem como objetivo avaliar a eficácia das ações implementadas, comparando os resultados obtidos com os critérios definidos no planejamento.

Indicadores de verificação

• Resistência à compressão dos corpos de prova aos 7 e 28 dias;
• Resistência à compressão dos blocos sextavados;
• Comparação dos resultados com o requisito mínimo de 30 MPa;
• Avaliação da variabilidade dos resultados (desvio padrão);
• Verificação da estabilidade do processo produtivo.

Os resultados devem ser analisados por meio de:

• comparação estatística simples;
• atualização do Diagrama de Pareto;
• verificação do atendimento aos critérios normativos.

A – Act (Agir / Padronizar)

Na fase de ação, os resultados da verificação são utilizados para padronizar o processo ou promover novos ajustes, assegurando a melhoria contínua.

Ações corretivas e preventivas

• Padronização do traço de concreto aprovado;
• Estabelecimento de procedimentos operacionais padrão (POPs) para:
  • controle da qualidade da água;
  • verificação periódica do slump;
  • controle da temperatura da massa;
  • tempo mínimo de cura;
• Treinamento da equipe operacional;
• Implantação do ciclo PDCA como prática contínua da empresa.

Caso os resultados não atinjam os critérios estabelecidos, o ciclo deve ser reiniciado, promovendo novos ajustes no planejamento.

O presente estudo teve como objetivo propor um modelo de padronização da cadeia produtiva de blocos de concreto sextavados, fundamentado na aplicação de ferramentas da qualidade. A partir dos resultados obtidos, foi possível responder de forma objetiva aos objetivos específicos propostos.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

5.1. Conclusões

Em relação ao Objetivo 1, a cadeia produtiva foi integralmente mapeada, permitindo a identificação de quatro Pontos Críticos de Controle (PCC). Dentre eles, a etapa de dosagem e mistura destacou-se como a mais crítica, por ser responsável pela definição do potencial resistente do concreto ainda em seu estado fresco.

Quanto ao Objetivo 2, a aplicação do checklist e a análise dos resultados dos ensaios de resistência à compressão evidenciaram que a baixa resistência mecânica final dos blocos (< 30 MPa) constitui a principal não conformidade do processo produtivo, em desacordo com os requisitos normativos adotados como referência.

No que se refere ao Objetivo 3, a análise das causas-raiz, conduzida por meio do Diagrama de Causa e Efeito (Ishikawa), demonstrou que a não conformidade está associada à baixa resistência intrínseca do concreto, com valores médios em torno de 8 MPa nos corpos de prova cilíndricos. Essa limitação decorre da combinação de fatores como o uso de água de reuso sem controle de qualidade, a adoção de slump excessivamente baixo e a produção em condições ambientais severas, caracterizadas por elevadas temperaturas.

Por fim, em atendimento ao Objetivo 4, foi elaborado um plano de ação estruturado na ferramenta 5W2H, integrado ao ciclo PDCA, contemplando três frentes principais de intervenção: a qualificação da água de amassamento, o ajuste do traço de concreto para as condições climáticas locais e a implantação de controles operacionais em tempo real no processo produtivo.

5.2. Contribuições do Estudo

Sob a perspectiva técnica e empresarial, o trabalho apresenta um método diagnóstico fundamentado em dados reais de produção, associado a um plano de padronização aplicável a empresas produtoras de artefatos de concreto. Os resultados reforçam a importância do controle das variáveis ambientais e da qualidade dos insumos como fatores determinantes para o desempenho final do produto.

No âmbito da formação acadêmica, o estudo contribui ao demonstrar a aplicação integrada de ferramentas clássicas da Engenharia de Produção — como Diagrama de Pareto, Diagrama de Ishikawa e ciclo PDCA — na solução de um problema real e complexo da engenharia civil, fortalecendo a interface entre teoria e prática.

5.3. Limitações do Estudo

As conclusões apresentadas devem ser interpretadas considerando as limitações da pesquisa. Trata-se de um estudo de caso único, o que restringe a generalização direta dos resultados para outros contextos produtivos. Além disso, as condições de campo dificultaram o isolamento individual dos efeitos de determinadas variáveis, como a qualidade da água de amassamento e a influência da temperatura, que atuaram de forma simultânea ao longo do processo produtivo.

5.4. Sugestões para Trabalhos Futuros

Como continuidade desta pesquisa, recomenda-se a implementação e o monitoramento sistemático do plano de ação proposto, avaliando os ganhos efetivos de resistência e a estabilidade do processo ao longo do tempo. Sugere-se, ainda, o estudo isolado do impacto da qualidade da água de reuso na hidratação do cimento CPV, bem como a ampliação da análise para a fase de execução da pavimentação, contemplando aspectos como preparo do leito, assentamento dos blocos e comportamento do pavimento em serviço.

REFERÊNCIAS

ABNT NBR 9781. Blocos de concreto para pavimentação — Requisitos e métodos de ensaio. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2013.
(Se você usou outra edição, ajuste apenas o ano.)

CAIXA Econômica Federal. SINAPI – Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil. Composições de serviços: execução de pavimento em piso intertravado com blocos de concreto sextavados. Brasília: CAIXA/IBGE, 2024.
(Pode ajustar o ano conforme a base SINAPI efetivamente utilizada.)

MONTGOMERY, Douglas C.. Introdução ao controle estatístico da qualidade. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

PALADINI, Edson Pacheco. Gestão da qualidade: teoria e prática. 3. ed. São Paulo: Atlas, 2012.

¹Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas Gerais, Av. Minas Gerais 5189, Ouro Verde – Governador Valadares, Minas Gerais. email: djalmaengenheiro@gmail.com

²magnum_moreira@id.uff.br

³brunoassis@grupoponteiro.com.br

⁴heitor.cardoso@ifmg.edu.br

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cs10202602170340

Gustavo Paulo Silva

RESUMO

O principal objetivo deste estudo é determinar os parâmetros de um Motor de Indução Trifásico (MIT), com base na metodologia descrita por (CHAPMAN, 2013) e (UMANS, 2014), para então confrontar as duas literaturas e julgar o método mais eficiente de dimensionamento. Para atingir esse fim, foram conduzidos ensaios experimentais em laboratório e estudo das duas obras descritas. 

Palavras-chave: Motor de Indução Trifásico. Parametrização de Máquinas Elétricas. Ensaio de Rotor Bloqueado. Ensaio a Vazio. Circuito Equivalente 

ABSTRACT

The main objective of this study is to determine the parameters of a Three-Phase Induction Motor (TPIM) based on the methodologies described by Chapman (2013) and Umans (2014), and subsequently compare both approaches in order to evaluate the most efficient parameter determination method. To achieve this goal, experimental laboratory tests were conducted, including DC resistance testing, blocked-rotor testing, and no load testing, alongside a detailed theoretical analysis of the two referenced methodologies. The results obtained from each method were compared in terms of accuracy and consistency with the motor’s rated performance, allowing a critical assessment of their effectiveness in induction motor parameter estimation. 

APRESENTAÇÃO (INTRODUÇÃO, JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS)

1. Introdução 

Os motores elétricos são responsáveis por transformar energia elétrica em energia mecânica, tornando-os fundamentais para uso diário em indústrias, residências e transportes, já que são encarregados por trazer movimento ao processo produtivo. Para tantas aplicações, há custos consideráveis em suas atuações, podendo ser descritos como custo de aquisição (compra do motor), custo de operação (considerado de 70% a 95% dos custos totais; o preço é variável com o custo da energia e horas de utilização) e, por fim, o custo de manutenção (situações não planejadas, representando entre 2% a 30% dos custos). O grupo ABB apresentou uma simulação hipotética de um motor de 75 kW e um custo médio de energia de R$ 0,40 operando por 8760 horas ao ano, há um custo de operação aproximado de R$ 275.000, assumindo custo de manutenção e de aquisição, o valor passaria a ser R$ 325.000 em um ano. (ABB, 2021). Ao exposto, é possível afirmar que há necessidade de motores mais eficientes, para a redução de desperdício de energia (aumento de eficiência do motor). Este trabalho tem como propósito identificar o método mais eficiente e simples para dimensionar um Motor de Indução Trifásico (MIT), de modo que seu rendimento se aproxime ao máximo dos dados fornecidos pela placa. Para isso, será realizada uma comparação entre os livros ”Fundamentos de Máquinas Elétricas”, de Chapman, ”Máquinas Elétricas”, de Fitzgerald e Kingsley. 

Como dito anteriormente, os motores de indução trifásicos (MIT) convertem energia elétrica em mecânica . Eles são compostos por duas partes principais: o estator, que é a parte fixa e contém enrolamentos trifásicos alimentados por uma fonte de corrente alternada; o campo magnético gerado pelos enrolamentos do estator induz uma corrente elétrica no rotor, que, por sua vez, produz um torque e uma rotação; e o rotor, que é a parte girante e pode ser do tipo gaiola de esquilo ou bobinado. 

O rotor gaiola de esquilo, demonstrado na figura Figura 1, é o meio mais utilizado em motores de indução, visto sua simplicidade, alta eficiência, custo, entre outros aspectos. O presente estudo foi realizado com a utilização de um motor de indução com rotor de gaiola de esquilo. 

Os motores de indução trifásicos são amplamente utilizados em aplicações industriais, pois apresentam diversas vantagens, tais como: simplicidade construtiva, baixo custo, robustez, facilidade de manutenção, alta eficiência e longa vida útil. Estima-se que cerca de 70% da energia elétrica consumida na indústria seja destinada aos motores de indução trifásicos. Portanto, é de grande importância o estudo e a análise dessas máquinas, visando otimizar seu desempenho e reduzir seu consumo energético. 

Aspectos Construtivos 

A seguir são apresentados os principais componentes de um motor de indução trifásico. 

1. Carcaça e Núcleo: A carcaça do motor tem a função de proteger, abrigar e sustentar os componentes internos do motor. Geralmente construída com material condutor sólido, como ferro fundido, visa garantir robustez estrutural. Por outro lado, o núcleo é composto por lâminas de aço-silício, projetadas para minimizar as perdas causadas por correntes parasitas. 

2. Enrolamentos: Os enrolamentos trifásicos são estrategicamente posicionados nas ranhuras do núcleo, criando um campo magnético rotativo quando alimentados pela corrente alternada da rede elétrica. Essa disposição é de 120 graus elétricos entre si, assegurando a formação do campo magnético rotativo fundamental para o funcionamento do motor. A representação de um núcleo com esses enrolamentos. 

3. Rotor: Nos motores de indução trifásicos, existem dois tipos de rotores utilizados. O rotor gaiola de esquilo, é amplamente preferido devido à sua simplicidade construtiva, alta eficiência, baixo custo e baixa necessidade de manutenção. Esse tipo de rotor é composto por uma série de barras condutoras posicionadas nas ranhuras da superfície do rotor e conectadas por grandes anéis de curto-circuito em ambas as extremidades. Por outro lado, o rotor bobinado possui um conjunto completo de enrolamentos trifásicos semelhantes aos do estator. Apesar de menos comum, o rotor bobinado oferece flexibilidade para ajustes na velocidade e torque, já que possui um conjunto de anéis coletores e escovas que permitem a modificação da resistência rotórica. Esse tipo de rotor é empregado em aplicações que demandam características mais específicas. 

DESENVOLVIMENTO (METODOLOGIA E ANÁLISE)

2. Metodologia 

Para obter os parâmetros do circuito equivalente do MIT, seguindo as metodologias propostas por Chapman (2013) e Umans (2014), é necessário entender os conceitos básicos de um motor de indução, assim como entender como os ensaios são realizados. Tais conceitos serão abordados nos itens a seguir. 

2.1 Conceitos Básicos do Motor de Indução 

2.1.1 Velocidade Síncrona 

A velocidade síncrona (n_s), dada em rotações por minuto, é a velocidade do campo magnético girante em um motor de indução. Para um sistema trifásico equilibrado, é determinada pela frequência da fonte de alimentação (f) e pelo número de pólos do motor (P), conforme a equação 1. 

Esta equação relaciona a frequência da fonte de alimentação e o número de pólos do motor para definir a velocidade síncrona, um conceito crucial no funcionamento dos motores de indução. 

2.1.2 Escorregamento 

O escorregamento (s) é a diferença entre a velocidade síncrona (n_s) e a velocidade real do rotor (n_m) em relação à velocidade síncrona. Matematicamente é representado pela Equação (2). 

2.2 Circuito Equivalente do Motor de Indução Trifásico 

Para compreensão dos ensaios e estudos, é necessário expor o circuito equivalente do MIT, conforme referenciado na Figura 2. Este circuito representa de maneira simplificada o comportamento elétrico do motor, sendo fundamental para análises teóricas e práticas. 

Figura 2: Circuito equivalente por fase de um MIT 

Na Figura 2, são representados os seguintes parâmetros: Vφ, a tensão no terminal do estator; I₁, corrente do estator; R₁, resistência do estator; X₁, reatância de dispersão do estator; I_M, corrente de excitação; R_c , resistência representativa das perdas no núcleo; X_M, reatância de magnetização; E₁, força contra eletromotriz; X₂, reatância de dispersão do rotor; e R₂, resistência do rotor. Esses parâmetros são determinados por meio de ensaios, utilizando a metodologia abordada por Chapman (2013) e Umans (2014). 

2.3 Potência e Conjugado em Motores de Indução 

Ao analisar cuidadosamente o circuito equivalente apresentado na Figura 2, é possível derivar as equações que governam a potência e o conjugado do motor. Para isso, o primeiro passo é calcular a impedância do circuito, vista a partir dos terminais da fonte, conforme a Equação (3). 

As abordagens de Chapman (2013) e Umans (2014), seguindo a norma IEEE 112, não diferenciam as perdas mecânicas das perdas do núcleo. Por consequência, o componente R_c é descartado no circuito equivalente representado na Figura 2. Neste caso, a Equação (3) é modificada, conforme Equação (4).

A corrente de entrada em uma fase do motor pode ser calculada dividindo-se a tensão de entrada pela impedância equivalente total, conforme Equação (5). 

A potência de entrada do circuito da Figura 3 pode ser calculada usando a Equação (6). 

Analisando a Figura 2, as primeiras perdas encontradas são as perdas nos enrolamentos do estator, dadas pela Equação (7). 

Se a resistência R_c for apresentada, conforme Figura 2, a potência do núcleo pode ser calculada. Estas perdas estão associadas às correntes parasitas e a histerese do material magnético, sendo dadas pela Equação (8). 

Se a resistência R_c for considerada, conforme apresentada no circuito da Figura 2, é possível calcular as perdas no núcleo. Essas perdas estão relacionadas às correntes parasitas e à histerese do material magnético, sendo expressas pela Equação (8). 

A potência que atravessa o entreferro da máquina é dada pela Equação (9). 

As perdas no cobre do rotor, podem ser calculadas pela Equação (10). 

A potência elétrica convertida da forma elétrica para a forma mecânica é dada pela Equação (11). 

Se as perdas por atrito e ventilação (atrito nos rolamentos e do sistema de arrefecimento) e outras perdas suplementares forem conhecidas, a potência de saída pode ser obtida pela Equação (12). 

O diagrama de potências desta máquina é apresentado na Figura 4.

Comumente, as perdas mecânicas (P_AeV e P_sup) e as perdas do núcleo (P_nucleo) são agrupadas como perdas rotacionais (P_rot). Estas podem ser determinadas através do ensaio a vazio da máquina, permitindo a obtenção da potência de saída conforme a Equação (13). 

Com a potência de entrada e a potência de saída da máquina, o rendimento pode ser calculado utilizando a Equação (14). 

Conforme observado na Figura 4, o torque no eixo da máquina (ou carga) pode ser calculado pela Equação (15).

2.4 Ensaio CC 

O ensaio CC foi realizado para determinar a resistência estatórica, conforme proposto por ambas as metodologias. Neste procedimento, uma tensão contínua variável é precisamente aplicada aos enrolamentos do estator configurados em Y. Monitora-se a tensão e a corrente elétrica, sendo crucial que a corrente coincida com a nominal do enrolamento conectado em Y. O experimento foi conduzido conforme ilustrado na Figura 3. Observa-se que houve uma modificação nos terminais, permitindo a obtenção das leituras de V_AB e I_A, V_BC e I_B, e V_CA e I_C.

Os valores médios de tensão e corrente são calculados por meio da média aritmética das leituras, conforme Equações (16) e (17), respectivamente. 

Na configuração apresentada na Figura 3, a corrente elétrica atravessa duas bobinas. Assim, a resistência estatórica total é determinada a partir da Equação (18). 

Em uma segunda abordagem, realizou-se a medição direta sobre cada bobina do motor, conforme apresentado na Figura 4. 

Na configuração apresentada na Figura 4, a corrente elétrica atravessa apenas uma bobina. Novamente, foram aplicadas as Equações (16) e (17) para obter os valores médios de tensão e corrente. Assim, a resistência estatórica é determinada a partir da equação (19). 

Para uma maior precisão, foi realizada a média aritmética dos dois métodos para determinar o valor de R₁, conforme apresentado na Equação (20).

2.5 Ensaio Rotor Bloqueado 

O objetivo do ensaio de rotor bloqueado é determinar as reatâncias de dispersão (X₁ e X₂) do MIT, assim como a resistência do rotor (W₂). Neste ensaio, o eixo do motor é mantido completamente imobilizado, e uma tensão reduzida é aplicada. Essa tensão é gradualmente aumentada até alcançar a corrente nominal (no caso específico da configuração Δ). 

Para esta análise, utilizou-se o teorema de Blondel para medir a potência trifásica total consumida pelo motor quando este está conectado na configuração Δ. A medição foi realizada com o auxílio de dois wattímetros digitais, denominados W₁ e W₂, que consideram as tensões entre as duas fases e a referência (fase B), bem como as correntes de linha das fases onde estão inseridos. Para obter todas as informações necessárias sobre tensões e correntes de linha, foi suficiente adicionar apenas um amperímetro e um voltímetro à configuração, conforme ilustrado na Figura 5. 

Conforme observado na Figura 5, foram obtidos os valores das tensões de linha V_AB, V_BC e V_CA, bem como das correntes de linha I_A, I_B e I_C , e a potência trifásica extraída de W₁ e W₂. É importante ressaltar que os sinais de W₁ e W₂ foram capturados com o auxílio de um alicate amperímetro, conforme indicado no relatório parcial. 

A partir dos dados coletados pelos instrumentos, são calculados os valores médios da tensão de linha (V_LMrb) e da corrente de linha (I_LMrb) por meio da média aritmética das leituras (Equações (16) e (17)). A potência trifásica (P_3φrb) é determinada pela soma das leituras dos dois wattímetros (considerando a polaridade indicada pelo alicate amperímetro). 

Como o circuito equivalente de um MIT é por fase, é necessário converter as grandezas de linha para valores de fase. Dado que o ensaio foi conduzido na configuração Δ, os valores por fase são

Segundo Umans (2014) e Chapman (2013), a norma IEEE 112 sugere uma frequência de ensaio de rotor bloqueado correspondente a 25% da frequência nominal de alimentação. Essa recomendação é baseada no fato de que, durante a operação normal, a frequência do rotor varia geralmente entre 1 e 3 Hz. Embora a norma aponte que a relação entre a impedância do rotor e a frequência seja insignificante para a maioria dos motores com potência nominal inferior a 25 HP, há também a questão prática de dificuldades em obter uma fonte de frequência reduzida. Assim, considerando que o motor ensaiado possui potência inferior a 1 cv, a complexidade em garantir uma fonte de frequência adequada influenciou a escolha da frequência de 60 Hz, alinhando-se à recomendação da norma IEEE 112. 

2.5.1 Equacionamento do Ensaio de Rotor Bloqueado (Metodologia Chapman) 

Conforme destacado por Chapman (2013), devido ao bloqueio do rotor do motor, o escorregamento é unitário, tornando  R₂/s = R₂. Além disso, R_C >> |R₂ + jX₂| e X_M >> |R₂ + jX₂|, o que permite que o ramo de magnetização da seja negligenciado. Com base nesse cenário, o circuito equivalente representado na Figura 3 pode ser reconfigurado conforme o esquemático da Figura 8. 

Utilizando-se da metodologia descrita por Chapman (2013), com os valores médios, por fase, pode-se obter o fator de potência, conforme Equação (21). 

O módulo da impedância de entrada do circuito de rotor bloqueado (Figura 6) pode ser expresso pela Equação (22).

Portanto, pelo triângulo de impedâncias, pode-se obter os valores de R_rb e X_rb, conforme Equação (23).

Agora, é possível fazer a divisão da resistência de rotor bloqueado nas resistências do rotor e do estator. Como já se 8 conhece o valor de R₁ do ensaio CC, a resistência do rotor é determinada pela Equação (24). 

Conforme mencionado por Chapman (2013), é possível isolar as reatâncias de dispersão do rotor e do estator da reatância de rotor bloqueado, utilizando a Tabela 1 como guia de referência. 

Tabela 1: X₁ e X₂ em função de X_rb

O motor ensaiado se enquadra na Categoria B da Tabela 1, portanto, é possível obter a reatância de dispersão do rotor (X₂) e do estator (X₁), utilizando a Equação (25). 

Na metodologia de Chapman (2013), por meio desses dois ensaios, foi possível determinar R₁, R₂, X₁ e X₂, restando apenas a obtenção da reatância de magnetização X_M, a qual é adquirida por meio do ensaio de rotor livre ou a vazio. 

2.5.2 Equacionamento do Ensaio de Rotor Bloqueado (Metodologia Fitzgerald) 

Diferentemente de Chapman (2013), que realiza a análise por meio do cálculo de impedâncias, Fitzgerald (2014) emprega a utilização de potências para derivar esses resultados. A potência aparente de entrada pode ser obtida por meio da Equação (26). 

A potência reativa de rotor bloqueado pode ser encontrada a partir da Equação (27). 

Portanto, a reatância de rotor bloqueado, pode ser descrita como indica a equação (28) 

De forma análoga, a resistência de rotor bloqueado pode ser calculada a partir da potência de entrada por fase de rotor bloqueado como demonstrado na Equação (29).

Enquanto Chapman (2013) desconsidera o ramo de magnetização, Fitzgerald (2014) inclui esse componente em sua análise do circuito equivalente, conforme ilustrado na Figura 7. 

Baseando-se no circuito equivalente do motor de indução, em condições de rotor bloqueado, pode-se obter uma expressão para a impedância de entrada do estator, conforme Equação (30b). 

Ao separar a parte real e imaginária da Equação (30b), obtêm-se as Equações (31) e (32). 

De acordo com Umans (2014), calcular diretamente os valores de R₂ e X₂ usando as Equações (31) e (32) não é um processo direto. Portanto, muitas vezes é adotada a simplificação de considerar R₂ como sendo significativamente menor do que X_M, o que permite a redução dessas equações para as formas apresentadas em (33) e (34). 

Isolando-se R₂ na Equação (33), obtém-se a Equação (35). 

Isolando-se X₂ na Equação (34), obtém-se a Equação (36). )︂ 

Seguindo a metodologia de Umans (2014), apenas com os dois ensaios apresentados, não é possível determinar os valores de X₁, X₂ e R₂. É observada, portanto, uma dependência entre os três ensaios para a determinação das impedâncias de dispersão. 

2.6 Ensaio a Vazio ou de Rotor Livre 

No ensaio a vazio, que representa a operação do motor sem carga no eixo, são adquiridas informações sobre a corrente de magnetização e avaliadas as perdas rotacionais da máquina. A disposição dos equipamentos de medição permanece idêntica àquela utilizada no ensaio de rotor bloqueado, conforme observado na Figura 10, porém agora sob tensão e frequência nominais. 

Conforme observado na Figura 8, foram obtidos os valores das tensões de linha V_AB, V_BC e V_CA, bem como das correntes de linha I_A, I_B e I_C, e a potência trifásica extraída de W₁ e W₂. É importante ressaltar que os sinais de W₁ e W₂ foram capturados com o auxílio de um alicate amperímetro, conforme indicado no relatório parcial. 

A partir dos dados coletados pelos instrumentos, são calculados os valores médios da tensão de linha (V_LMvz) e da corrente de linha (I_LMvz) por meio da média aritmética das leituras (Equações (16) e (17)). A potência trifásica (P_3φrb) é determinada pela soma das leituras dos dois wattímetros (considerando a polaridade indicada pelo alicate amperímetro). 

Novamente é necessário converter as grandezas de linha para valores de fase. Dado que o ensaio foi conduzido na configuração Δ, os valores por fase são

Utilizando os valores de tensão, corrente e potência obtidas no ensaio, é possível calcular as perdas rotacionais da máquina por meio da Equação (37). 

Salienta-se que para ambas as metodologias propostas se calcula as perdas mecânicas juntamente com as perdas no núcleo, utilizando a Equação (37). 

2.6.1 Equacionamento do Ensaio de Rotor Livre (Metodologia Chapman) 

Neste ensaio, a carga aplicada se refere exclusivamente à perda por atrito e ventilação. Como é realizado sem carga no eixo, a velocidade do motor é próxima à do sincronismo, resultando em um escorregamento muito baixo. Isso leva a relação de R2_/a valores muito elevados, então assume-se que toda a corrente percorre o ramo de magnetização, conforme indicado pelo circuito equivalente na Figura 9. 

Com os valores de tensão e corrente obtidos a partir das medições, a equação da impedância equivalente de rotor bloqueado, que fornece informação sobre a reatância de magnetização, pode ser descrita a partir da Equação (38). 

2.6.2 Equacionamento do Ensaio de Rotor Livre (Metodologia Fitzgerald) 

Conforme previamente abordado, Fitzgerald (2014) utiliza o método de parametrização com base em potências, o qual se estende à determinação da reatância a vazio. Inicialmente, esse processo envolve a determinação da potência aparente de entrada, conforme expresso pela Equação (39). 

A potência reativa de rotor livre pode ser encontrada a partir da Equação (40).

Portanto, a reatância a vazio, pode ser descrita como indica a equação (41) 

Assim a reatância total do circuito pode ser obtida através da Equação (42) 

Isolando X_M na Equação (42), obtém-se a Equação (43). 

Substituindo a Equação 43, na Equação (36), reatância de magnetização do rotor como demonstrado na equação (44). 

Considerando a relação apresentada na 3, para um motor de Classe B, chega-se a Equação (45).

Substituindo a relação (45), na Equação (45), obtém-se a Equação (46c).

A equação quadrática (46c) pode ser reescrita conforme (47). 

Na Equação (47), são estabelecidos os parâmetros a = k₂, b = (X_rb − kX_rb − X_vz − kX_vz) e e c = X_rbX_vz. Após a determinação do valor de X₂, a Equação (45) é empregada para calcular X₁. Com o valor de X₁ obtido, utiliza-se a Equação (43) para determinar a reatância de magnetização X_M. Por fim, com o valor de X_M conhecido, é possível calcular R₂ usando a Equação (35). 

2.6.3 Simplificações Adotadas na Metodologia de Fitzgerald 

O cálculo da reatância de rotor bloqueado pode ser simplificado se for admitido que X_M ≫ X₂. Com essa condição, a Equação (34) reduz-se à Equação (48). 

Substituindo a Equação (45) na Equação (48), chega-se à equação (49b) 

Essa simplificação elimina a necessidade de resolver a equação quadrática (46c), simplificando consideravelmente o método. Seguindo um procedimento semelhante, a partir de X₂ é usada a Equação (45) para determinar o valor de X₁. Com X₁ conhecido, a Equação (43) é empregada para calcular a reatância de magnetização X_M. Uma vez determinado X_M, o valor de R₂ é então calculado usando a Equação (35). 

Na próxima seção é apresentado os resultados dos ensaios obtidos em um MIT do laboratório de máquinas elétricas. 

CONCLUSÃO (RESULTADOS DA PESQUISA)

3. Resultados 

Nesta seção são apresentados os resultados da pesquisa. Os parâmetros do MIT foram obtidos a partir das duas metodologias apresentadas. Os dados de placa do motor ensaiado estão dispostos na sua placa de identificação, conforme a Figura 10. 

Os dados dos ensaios estão apresentados nas Tabelas 2, 3 e 4. As imagens dos ensaios, acompanhadas dos respectivos valores indicados nos voltímetros, amperímetros e wattímetros, estão disponíveis no relatório parcial da pesquisa. 

Tabela 2: Resultados do Ensaio CC 

Tabela 3: Medições do ensaio de rotor bloqueado (RB)

Tabela 4: Medições do ensaio a vazio ou de rotor livre (VZ) 

Os valores médios de tensão (V_M) e corrente (I_M) apresentados nas Tabelas 2, 3 e 4 foram obtidos aplicando-se às Equações (16) e (17). A potência trifásica foi obtida pela soma dos wattímetros. Os valores de fase foram obtidos conforme o apresentado na metodologia. 

3.1 Obtenção da Resistência Estatórica (Metodolia Chapman e Fitzgerald) 

Aplicando os dados de M1, apresentados na Tabela 2, na Equação (18), obtém-se: 

Aplicando os dados de M2, apresentados na Tabela 2, na Equação (19), obtém-se: 

Foram apresentados os dois métodos para maior exatidão; assim, realiza-se a média dos valores encontrados, utilizando a Equação (20): 

3.2 Parametrização do motor pela metodologia de Chapman 

Partindo do ensaio de Rotor Bloqueado, com os dados apresentados na Tabela 3, é possível determinar o fator de potência através da Equação (21). 

O ângulo do fator de potência é dado por: 

A impedância de rotor bloqueado é calculada pela Equação (22). 

A partir da Equação (23) é possível determinar a resistência e reatância de rotor bloqueado, dado por:

Por fim, é determinado o valor da resistência do rotor, utilizando a Equação (24). 

A partir da Equação 25, são definidas as reatâncias de dispersão do estator e do rotor, conforme apresentado a seguir: 

Por fim, o ensaio a vazio é usado para determinar a reatância de magnetização. A partir dos dados por fase apresentados na Tabela (4), e considerando a Equação (38), obtém-se: 

3.2.1 Simulações Computacionais para Análise da Parametrização (Chapman) 

Obtidos os valores dos parâmetros é determinado o circuito equivalente do motor de indução, conforme ilustrado na Figura 11. 

Considerando o motor de 4 pólos, operando em condição nominal, a velocidade do campo girante e o escorregamento do motor podem ser determinados pelas Equações (1) e (2). Para isso, são utilizados os dados da placa do motor (Figura 11). 

Os resultados da simulação obtidos no software LTspice estão apresentados na Figura (14) 

Pode-se verificar pela Figura (12) que, considerando a tensão de entrada como referência angular do sistema, a corrente drenada pelo circuito equivalente foi de aproximadamente 1A. Observando os dados da placa (Figura 10), verifica-se uma corrente de 1,02 A para a configuração Y, evidenciando resultados satisfatórios. 

O fator de potência do motor pode ser calculado pela defasagem entre a tensão e a corrente de entrada, portanto:

Analisando os dados da placa do motor, observa-se um fator de potência de 0,70, mostrando que o método é simples, porém eficiente. 

3.2.2 Cálculo do rendimento do motor e das potências (Chapman) 

Para determinar o rendimento do motor, será feito uma análise do circuito equivalente. Considerando o escorregamento nominal, temos que:

A impedância equivalente pode ser determinada empregando-se a Equação (4), conforme apresentado a seguir: 

Obtido a impedância total, é possível determinar a corrente do estator a partir da equação (5).

De posse da corrente de entrada da máquina, é possível calcular a queda de tensão na impedância do estator, conforme apresentado na equação (68). 

A etapa seguinte consiste em determinar a tensão sobre o ramo de magnetização. Para isso é subtraído da tensão de entrada a queda na impedância do estator, como o estabelecido pela equação (69). 

A corrente de magnetização pode ser encontrada empregando-se a Lei de Ohm complexa, conforme apresentado:

Pela Lei de Kirchoff das Correntes, é determinado a corrente do rotor: 

Obtendo todos os valores de corrente, resta calcular as perdas e potências do motor. Aplicando-se a Equação (6), temos: 

As pernas no cobre do estator (Equação (7)) e perdas no cobre do rotor (Equação (10)), são dadas por:

As perdas rotacionais podem ser denominadas pela Equação (37), conforme apresentado a seguir: 

O diagrama de fluxo de potência da Figura 4 permite a determinação da potência de saída. Nesse contexto, as perdas suplementares, incluindo atrito, ventilação e perdas no núcleo, estão combinadas na potência rotacional previamente calculada. 

Deste modo, a potência de saída da máquina pode ser calculada empregando-se a Equação (13). 

Com os valores das potências de entrada e saída da máquina, o rendimento do motor é calculado utilizando a Equação (14).

Os cálculos dos erros são apresentados a seguir, considerando os dados da placa (Figura 12) e os valores obtidos: 

Os erros observados estão numa margem de 3%, o que é considerado aceitável, especialmente levando em conta a facilidade de aplicação do método proposto. 

3.3 Parametrização do motor pela metodologia de Fitzgerald 

O método de determinação da resistência do estator não foi especificado pelo autor, por isso foi adotado o método descrito por Chapman. Deste modo, o valor da resistência estatórica é: R₁ = 17, 534 Ω

A partir de resultados complementares, foi constatado que a resolução utilizando o método quadrático (com base na Equação (47)) ou o método simplificado (Equação (49b)) não apresentaram variações substanciais, o que justifica a escolha da equação simplificada. 

Iniciando com o ensaio a vazio, emprega-se os dados da Tabela 4 na Equação (39) para determinar a potência aparente.

A potência reativa pode ser calculada empregando-se a Equação (40). 

A reatância de dispersão a vazio é então calculada através da Equação (41). 

Seguindo ao ensaio de rotor bloqueado, os dados utilizados estão expressos na tabela 3. O cálculo da potência aparente é realizado utilizando a Equação (26). 

A potência reativa pode ser calculada empregando-se a Equação (27). 

A reatância de dispersão de rotor bloqueado é então calculada através da Equação (28). 

A partir da Equação (29), obtém-se a resistência de rotor bloqueado. 

Como afirmado anteriormente, o motor ensaiado é categorizado como Classe B, com k = 2/3 (Equação (45)). Aplicando a Equação (49b), se obtém: 

Utilizando a relação apresentada pela Equação (45), tem-se: 

De posse da reatância de dispersão do estator, a partir da Equação (43) determina-se a reatância de magnetização. 

Por fim, o último parâmetro necessário para concluir o método de Fitzgerald é a resistência do rotor, que pode ser determinada a partir da Equação (35). 

3.3.1 Simulações Computacionais para Análise da Parametrização (Chapman) 

Após obter os valores de parametrização por Fitzgerald, determina-se o circuito equivalente do MIT, conforme ilustrado pela Figura 15. Novamente, as simulações foram realizadas utilizando o software LTspice. 

Analisando as Figuras 13 e 15, nota-se que os valores de R₁, X₁, e X₂ são idênticos para ambas as metodologias. Em termos percentuais, a discrepância de X_M não é significativa. Entretanto, a maior disparidade é observada no valor de R₂, apresentando uma diferença superior a 20%. Isso se mostra relevante por ser um parâmetro fundamental, conforme será discutido a seguir. 

Por se tratar do mesmo motor, os valores de velocidade síncrona e escorregamento são idênticos ao da metodologia de Chapman, sendo este último apresentado na Figura 13. 

Os resultados da simulação obtidos no software LTspice estão apresentados na Figura (14).

A análise da Figura (14), onde a tensão de entrada é tomada como referência angular do sistema, revela que a corrente demandada pelo circuito equivalente foi de 0,9197 A (corrente no resistor R₁). Comparando com os dados da placa (Figura 10), observa-se uma corrente nominal de 1,02 A para a configuração Y, indicando uma discrepância mais significativa para este método. 

O fator de potência do motor pode ser calculado pela defasagem entre a tensão e a corrente de entrada, portanto:

Analisando os dados da placa do motor (Figura 10), observa-se um fator de potência de 0,70, indicando que o erro foi mais significativo ao utilizar a metodologia de Fitzgerald. 

3.3.2 Cálculo do rendimento do motor e das potências (Fitzgerald) 

Para determinar o rendimento do motor, é realizada uma análise do circuito equivalente, levando em consideração o escorregamento nominal. O valor da resistência rotórica nesta condição é calculado a seguir: 

A determinação da impedância equivalente pode ser feita utilizando a Equação (4), conforme demonstrado. 

Uma vez obtida a impedância total, é viável determinar a corrente do estator utilizando a equação (5).

Com a corrente de entrada da máquina, é possível determinar a tensão sobre o ramo de magnetização da máquina, conforme evidenciado a seguir. 

A corrente de magnetização pode ser determinada aplicando a Lei de Ohm complexa, conforme demonstrado no procedimento a seguir. 

Pela Lei de Kirchoff das Correntes, é determinado a corrente do rotor: 

Obtendo todos os valores de corrente, resta calcular as perdas e potências do motor. Aplicando-se a Equação (6), temos: 

As pernas no entreferro da máquina pode ser obtida através da Equação (9) e são dadas por:

As pernas no cobre do rotor (Equação (10)), são dadas por: 

A potência convertida de mecânica para elétrica é dada pela Equação (11). 

As perdas rotacionais podem ser denominadas pela Equação (37), conforme apresentado a seguir: 

Novamente o diagrama de fluxo de potência da Figura 3 permite a determinação da potência de saída. Nesse contexto, as perdas suplementares, incluindo atrito, ventilação e perdas no núcleo, estão combinadas na potência rotacional previamente calculada. 

Deste modo, a potência de saída da máquina pode ser calculada empregando-se a Equação (13). 

Com os valores das potências de entrada e saída da máquina, o rendimento do motor é calculado utilizando a Equação (14).

Novamente os cálculos dos erros são realizados, considerando os dados da placa (Figura 10) e os valores obtidos são apresentados. 

Verifica-se que alguns erros apresentados estão numa margem superior a -10%, o que indica um desvio considerável dos valores esperados, sendo considerados inaceitáveis. 

3.4 Conclusão 

Este estudo teve como objetivo avaliar a eficácia das abordagens propostas por Chapman (2013) e Fitzgerald (2014) na determinação dos parâmetros de um Motor de Indução Trifásico (MIT) e posterior comparação entre eles. Os resultados do método de Chapman mostram uma estreita correspondência entre os parâmetros calculados e os valores indicados na placa do motor, apresentando um erro percentual inferior a 3%. Essa abordagem se destaca pela facilidade de aplicação, validando-a como uma opção viável. Já o método de Fitzgerald, ao ser aplicado aos motores de baixa potência, demonstra discrepâncias consideráveis em relação aos dados de placa, apresentando erros superiores a 10% em algumas grandezas. Após realizar ensaios adicionais em um motor de 1,5 CV, observou-se que a metodologia proposta por Chapman apresentou um desempenho significativamente superior à abordagem de Fitzgerald na parametrização do motor. Verifica-se ainda que, se a aproximação de XM ≫ X₂ for aplicada à Equação 33, as duas metodologias tornam-se praticamente iguais. 

REFERÊNCIAS

ASSIS, R. C. Trabalho de Conclusão de Curso, Estudo comparativo entre ensaios de laboratório e simulações no ambiente MATLAB/Simulink da partida do MIT utilizando controlador de tensão trifásico (partida suave). 2021. Monografia, Bacharelado em Engenharia Elétrica. 

C., S.; SANTIAGO, I. P. Determinação das Características do Motor Trifásico “em Gaiola” a Partir das Curvas do Fabricante. 66 p. Dissertação (Monografia) — Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. Graduação em Engenharia Elétrica. 

CHAPMAN, S. J. Fundamentos de Máquinas Elétricas. [S.l.]: AMGH editora, 2013. 

FILHO, G. F. Gestão da Energia para Sistemas Eletromotrizes. 2021. Disponível em: https://www.arandanet.com.br, Acesso: 25/11/2023. 

TEIXEIRA, L. M. Análise Computacional do Motor de Indução Trifásico: Regime Transitório e Permanente. 47 p. Dissertação (Monografia) — Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2009. Graduação em Engenharia Elétrica. 

TORO, V. D. Fundamentos de Máquinas Elétricas. [S.l.]: LTC, 2005. ISBN 8521611846.

UMANS, S. D. Máquinas Elétricas de Fitzgerald e Kingsley. [S.l.]: AMGH Editora, 2014. 

WEG. Motor Elétrico Trifásico de Indução: Mercado Africano. n.d. Brochura. Disponível em: https://www.weg.net/institutional/BR/pt/, Acesso: 27/11/2023. 

 Leonardo Lopes Bezerra

Resumo

Baterias de íon‑lítio impulsionam a economia digital e a micromobilidade, mas sob falhas como curto‑circuito, sobrecarga, dano mecânico ou aquecimento podem entrar em fuga térmica. Em volumes significativos, o evento pode superar a proteção de compartimentos de carga e exigir medidas específicas. Desde 1º de abril de 2016, a Organização da Aviação Civil Internacional proibiu o transporte de UN 3480 (baterias de íon‑lítio “sozinhas”, PI 965) como carga em aeronaves de passageiros e limitou o estado de carga a 30% para voos cargueiros, com rotulagem Cargo Aircraft Only. As atuais edições do ICAO Doc 9284 e do IATA DGR (2025), com addendum de 2025, mantêm e refinam essas exigências. No Brasil, a ANAC internaliza o padrão por meio do RBAC 175 e de suas Instruções Suplementares, integrando treinamento e conteúdo em manuais nos termos do RBAC 121. O presente artigo consolida fundamentos de risco, atualizações 2025/2026 (incluindo UN 3551/3552 — sódio‑íon e exceção para data loggers), requisitos UN 38.3, boas práticas de embalagem/aceitação e um roteiro de conformidade por competência.

Palavras‑chave: baterias de íon‑lítio; artigos perigosos; ICAO Doc 9284; IATA DGR; RBAC 175; UN 38.3; estado de carga; Cargo Aircraft Only.

1 Introdução

Ensaios do FAA William J. Hughes Technical Center demonstraram que incêndios envolvendo conjuntos de baterias de lítio podem propagar fuga térmica célula‑a‑célula, elevar temperaturas a níveis muito altos, gerar vapores inflamáveis e, em determinadas circunstâncias, exceder a eficácia de Halon 1301. À luz dessas evidências e de acidentes, como o UPS Flight 6 (2010), a política global para transporte aéreo de baterias foi significativamente endurecida. Este trabalho sintetiza o arcabouço internacional e nacional vigente e traduz essas exigências em práticas operacionais para a cadeia logística aérea.

2 Estrutura regulatória internacional (ICAO, IATA e ONU)

2.1 ICAO Doc 9284 – Instruções Técnicas

A partir de 1º de abril de 2016, o Conselho da ICAO aprovou a proibição do transporte de UN 3480 (baterias de íon‑lítio “sozinhas”, PI 965) em aeronaves de passageiros, exigindo ainda que, quando transportadas em aeronaves cargueiras, estejam com estado de carga (SoC) não superior a 30% e com rotulagem Cargo Aircraft Only. A edição 2025–2026 do Doc 9284 incorpora novas entradas (como sódio‑íon) e introduz uma exceção para dispositivos de rastreamento/registradores com baterias pequenas instalados e em uso durante o transporte, sob condições explícitas.

2.2 IATA Dangerous Goods Regulations – 66ª edição (2025) e Addendum 2025

O IATA DGR operacionaliza o Doc 9284 e concentra as Packing Instructions (PI 965–970) para íon‑lítio e metal‑lítio, além do Battery Guidance 2025 com fluxos de classificação. O Addendum 1 de 30/abril/2025 trouxe clarificações sobre variações de Estados/Operadores e ajustes nas PI. Em 2025, a IATA passou a recomendar limites de estado de carga também para certas configurações de UN 3481 e UN 3556, com obrigatoriedades parciais previstas para 2026 em alguns cenários.

2.3 UN Manual of Tests and Criteria – Seção 38.3 (UN 38.3)

O transporte aéreo exige que cada tipo de célula/bateria cumpra os ensaios T.1 a T.8 (altitude, térmico, vibração, choque, curto externo, impacto/esmagamento, sobrecarga e descarga forçada) e que o “Test Summary” esteja disponível. A 8ª revisão (2023) com Emenda 1 (2025) manteve e aprimorou a seção 38.3, reforçando a rastreabilidade técnica.

3 Regulamentação brasileira (ANAC)

O RBAC 175 internaliza no Brasil o Anexo 18 e o Doc 9284, definindo responsabilidades de expedidores e operadores, requisitos de embalagem, marcação, rotulagem, documentação e notificação. As Instruções Suplementares (IS 175) detalham certificação para transporte, aceitação, treinamento, declaração do expedidor, aprovação de embalagens e relatórios. O RBAC 121 integra o tema em manuais, programas e treinamentos por competência. A ANAC publicou, ainda, alerta de segurança (ASO 0004/2025) reforçando comunicação a passageiros sobre dispositivos pessoais (PEDs), baterias sobressalentes e proibições em bagagens despachadas.

4 Configurações e requisitos por cenário

A seguir, um quadro síntese com os cenários mais recorrentes e seus requisitos de alto nível. Consulte sempre o DGR/Doc 9284 vigente, variações do operador/Estado e políticas dos transportadores antes de oferecer a carga:

5 Boas práticas técnicas (produto → aceitação)

5.1 Conformidade do produto (UN 38.3)

Obtenha e mantenha o “Test Summary” atualizado para todas as células/baterias (inclusive as embutidas em equipamentos). Alterações significativas de química, proteção, tensão/energia ou arquitetura exigem avaliação e, em geral, novos ensaios.

5.2 Embalagem, marcação, rotulagem e documentação

Garanta proteção contra curto‑circuito, imobilização/absorção, marca de bateria de lítio e, quando aplicável, rótulo Cargo Aircraft Only. Preencha a Declaração do Expedidor e providencie o NOTOC ao comandante, atendendo também a variações de Estado/Operador publicadas em addenda.

5.3 Aceitação e variações

Utilize checklist de aceitação do operador. Verifique variações de Estados (p. ex., Canadá, Reino Unido, Emirados) e de Operadores (FedEx, Air Canada, Cargolux, etc.) publicadas no Addendum do DGR. Em operações recorrentes, mantenha biblioteca viva de variações por rota.

5.4 Treinamento por competência

Estruture trilhas por função (expedidor, aceitação, armazém/rampa, despacho, tripulação e comissários), conforme RBAC 175/121 e IATA DGR 1.5, com avaliação periódica e registros de proficiência (PTAP/IS 175‑007).

6 Resposta a emergências (cabine e porão)

Cabine: priorize procedimentos para PEDs e baterias sobressalentes, com contenção e resfriamento, e proibição de recarga em voo. Porão: isole o ULD, coordene com cockpit, avalie desvio/alternado; alinhe SOPs ao Doc 9284/9481 e a boletins FAA/EASA. Realize exercícios regulares com equipes de aeroporto e ARFF.

7 Estudo de caso resumido: “pronto para embarque” sem recusa

Cenário: exportação de equipamentos com baterias contidas (UN 3481, PI 967) por diferentes operadores. Ações: Test Summary por tipo, checagem de Wh/quantidade, proteção contra curto, marca de bateria de lítio, DGD correto, NOTOC, verificação de variações do operador, treinamento por função e briefing de emergência. Resultado: zero recusa e redução de ~25% no tempo de aceitação, ao padronizar checklist e rótulos.

8 Roadmap de conformidade (90–120 dias)

1) Classificar portfólio por ONU/PI/Wh/configuração e rotas (passageiros × cargueiro). 

2) Coletar/validar Test Summaries (incluindo baterias embutidas). 

3) Ajustar embalagens e marcações às PI 965–970; incluir CAO quando aplicável. 

4) Padronizar DGD/NOTOC e checklists de aceitação com variações de Estado/Operador.

5) Implementar treinamento por competência. 

6) Formalizar SOPs de emergência para cabine/porão e comunicação a passageiros.

9 Conclusões

O transporte aéreo de baterias de íon‑lítio exige barreiras múltiplas: proibição e controle de estado de carga para UN 3480; conformidade UN 38.3; aplicação rigorosa das PI 965–970; treinamento por competência e resposta a emergências testadas. As edições 2025/2026 do Doc 9284 e o DGR 2025 (com addendum) consolidam esse padrão, enquanto o RBAC 175/121 assegura aderência nacional. A disciplina regulatória, combinada com engenharia de embalagem e governança de variações, traz segurança, previsibilidade e eficiência para a cadeia.

Referências

International Civil Aviation Organization (ICAO). Technical Instructions for the Safe Transport of Dangerous Goods by Air (Doc 9284), 2025–2026. Revisions incorporated: novas entradas (UN 3551/3552) e exceção para data loggers.

International Civil Aviation Organization (ICAO). Doc 9284 – Addenda 2016. Proibição de UN 3480 em aeronaves de passageiros; SoC ≤ 30% e rótulo CAO em cargueiras.

International Air Transport Association (IATA). Dangerous Goods Regulations (DGR), 66th Edition, 2025, e Addendum 1 (30/abr/2025).

International Air Transport Association (IATA). Battery Guidance Document – 2025. Fluxos de classificação e exemplos de aplicação para PI 965–970; inclusão de sódio‑íon.

United Nations. Manual of Tests and Criteria – Part III, Sub‑section 38.3 (8ª revisão, 2023; Emenda 1, 2025).

Federal Aviation Administration (FAA). SAFO 16001 e SAFO 16004 (2016). Riscos de incêndio/explosão em massa e novas exigências. Relatórios e apresentações do FAA Technical Center sobre propagação, gases e eficácia de Halon.

General Civil Aviation Authority (EAU). UPS Flight 6 – Final Report (2013). Incêndio de carga associado a baterias de lítio e recomendações.

European Union Aviation Safety Agency (EASA). Safety Information Bulletin 2025‑03. Conscientização de passageiros, PEDs e baterias sobressalentes.

Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC). RBAC 175 e Instruções Suplementares (IS 175).

Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC). RBAC 121 (programas, manuais e treinamento por competência).

Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC). ASO 0004/2025 – Transporte de baterias de lítio por passageiros.

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202602131928

Igor Barcelo Uchoa de Castro¹

Abstract

In recent years, the offshore energy transition has been structured around three main and interdependent vectors. The first is the expansion of offshore wind generation, which has become established as a renewable source with high energy capacity. The second concerns the development of green hydrogen (H₂) value chains and their derivatives, supported both by the availability of renewable electricity and by the strengthening of port infrastructure. The third vector refers to the advancement of carbon capture and geological storage initiatives (CCS/CCUS), which are increasingly recognized as relevant mitigation options for hard-to-abate sectors. Despite their specificities, these pathways share a common operational foundation that is strongly dependent on subsea activities, such as seabed surveys and inspections, installation and integrity verification of cables and pipelines, interventions in submerged structures, environmental monitoring, and risk management. In this context, underwater robotics, particularly remotely operated vehicles (ROVs) and autonomous underwater vehicles (AUVs), has assumed a central role as enabling technological infrastructure, as it supports cost reductions, enhances operational safety, and generates strategic information for regulatory and industrial decision-making. Based on a bibliographic review of studies developed in Brazil, including theses, dissertations, and scientific articles, this study systematizes evidence on the use of ROVs and AUVs to support offshore wind farms, on inspection and monitoring activities associated with offshore CCS, and on the interfaces between underwater robotics and green hydrogen pathways, especially with regard to infrastructure, asset integrity, and licensing processes. As a contribution, the article proposes an integrative analytical framework structured around the dimensions of governance, technology, and operations, aimed at supporting public policy design and industrial strategies by linking underwater robotics to energy security, sustainability, and the national interest.

Keywords: underwater robotics; offshore wind energy; green hydrogen; subsea inspection; energy transition.

Resumo: A transição energética offshore vem se estruturando, nos últimos anos, a partir de três vetores principais e interdependentes. O primeiro é a ampliação da geração eólica em ambiente marinho, que se consolida como uma fonte renovável de elevada capacidade energética. O segundo corresponde à formação de cadeias produtivas voltadas ao hidrogênio verde (H₂V) e a seus derivados, sustentadas tanto pela disponibilidade de eletricidade renovável quanto pelo fortalecimento da infraestrutura portuária. O terceiro vetor refere-se ao avanço de iniciativas de captura e armazenamento geológico de carbono (CCS/CCUS), reconhecidas como alternativas relevantes para a mitigação de emissões em setores de difícil descarbonização. Apesar de suas especificidades, essas frentes compartilham uma mesma base operacional, fortemente dependente de atividades subaquáticas, tais como levantamentos e inspeções do leito marinho, instalação e verificação da integridade de cabos e dutos, intervenções em estruturas submersas, monitoramento ambiental e gestão de riscos. Nesse contexto, a robótica submarina, em especial os veículos operados remotamente (ROVs) e os veículos autônomos subaquáticos (AUVs), passa a ocupar um papel central como infraestrutura tecnológica de apoio, ao viabilizar a redução de custos operacionais, o aumento dos níveis de segurança e a produção de informações estratégicas para a tomada de decisão regulatória e industrial. Com base em uma revisão bibliográfica de estudos desenvolvidos no Brasil, incluindo teses, dissertações e artigos científicos, este trabalho sistematiza evidências sobre o uso de ROVs e AUVs no suporte a parques eólicos offshore, nas atividades de inspeção e monitoramento vinculadas ao CCS em ambiente marinho e nas interfaces entre a robótica submarina e as rotas do hidrogênio verde, especialmente no que se refere à infraestrutura, à integridade de ativos e aos processos de licenciamento. Como contribuição, propõe-se um quadro analítico integrador, articulado em torno das dimensões de governança, tecnologia e operação, destinado a apoiar a formulação de políticas públicas e estratégias industriais, ao relacionar a robótica submarina à segurança energética, à sustentabilidade e ao interesse nacional.

Palavras-chave: robótica submarina; energia eólica offshore; hidrogênio verde; inspeção submarina; transição energética.

1 Introduction

The energy transition in the maritime environment imposes a particular set of technical, operational, and economic challenges associated with severe environmental conditions, high logistical costs, restricted operational windows, and the permanent need for reliable data for the stages of project design, licensing, and operation. At the same time, the ocean space offers relevant opportunities for expanding energy infrastructure, such as the greater regularity of wind regimes, the availability of areas for large-scale developments, and the possibility of leveraging competencies already consolidated in the offshore oil and gas chain, especially in countries such as Brazil. In this scenario, offshore wind energy has been analyzed not only as a new frontier of renewable generation, but also as a potential instrument for decarbonizing maritime operations themselves, by enabling the electrical supply of platforms and installations with low-carbon sources.

Complementarily, green hydrogen (GH₂) has gained space as an energy vector and strategic input for reducing emissions in carbon-intensive sectors such as fertilizer production, refining, and steelmaking, with emphasis on regional initiatives structured around ports and renewable generation hubs. In a third strand, carbon capture, utilization, and storage (CCS/CCUS) technologies are often indicated as alternatives for mitigating residual emissions, although their implementation in the offshore environment demands high levels of technical, regulatory, and environmental rigor.

Despite the differences among these chains, all share the same operational requirement: carrying out activities in a submerged environment involving seabed mapping, installation and inspection of cables and pipelines, verification of the structural integrity of assets, support for technical interventions, and risk monitoring, including leaks and potential environmental impacts. It is precisely at this operational level that remotely operated vehicles (ROVs) and autonomous underwater vehicles (AUVs) assume a strategic role. In the Brazilian context, academic literature already presents relevant contributions, covering, for example, planning of subsea maintenance operations, inspection of pipelines and structures using AUVs, detection and tracking of pipelines by autonomous vehicles, and the development of ROV-assisted inspection tools.

Given this panorama, this article seeks to systematize academic references produced in Brazil that may strengthen the theoretical and empirical foundations of studies on underwater robotics applied to the offshore energy transition, as well as to propose an integrative framework that articulates underwater robotics with public policies, industrial strategy, and national interest, considering dimensions associated with energy, sustainability, security, and technological competitiveness.

2 METHODOLOGY

The research was conducted through a qualitative bibliographic review structured around three central thematic axes: underwater robotics, with emphasis on ROVs and AUVs, inspection, and autonomy levels; offshore wind energy and subsea electrical infrastructure; and carbon capture, utilization, and storage (CCS/CCUS) and green hydrogen pathways, with specific focus on offshore infrastructure. Priority was given to academic production developed in Brazil, including theses, dissertations, and scientific articles located in university repositories and national information bases, such as institutional repositories, the Brazilian Digital Library of Theses and Dissertations (BDTD), and technical-scientific proceedings.

The selection of works considered adherence to at least one of the following criteria: direct technical contribution to inspection, mapping, detection, localization, or planning of subsea operations; applicability to the main critical subsea assets, such as pipelines, cables, structures, risers, and equipment installed on the seabed; articulation with licensing, risk assessment, and regulation topics, with special attention to offshore CCS projects; and relevance for formulating industrial strategies and designing public policies, especially with regard to structuring green hydrogen hubs, technological competitiveness, and governance instruments.

3 THEORETICAL FRAMEWORK

3.1 ROVs and AUVs: functional differences and complementarities

Remotely operated vehicles (ROVs) are teleoperated systems connected by an umbilical cable that ensures continuous power supply and real-time communication, making them particularly suitable for detailed inspections, high-resolution imaging, measurements, manipulator operations, and direct interventions in submerged structures. Autonomous underwater vehicles (AUVs), in turn, operate independently, without physical connection to the surface, which allows them to cover large areas more efficiently, and they are especially indicated for mapping activities and inspections along cable and pipeline corridors. In general, these systems are equipped with side-scan and multibeam sonars, cameras, and inertial sensors, enabling integrated acquisition of geometric and visual data from the underwater environment.

In Brazilian academic production dedicated to inspection with AUVs, a recurring aspect concerns the importance of trajectory planning and the integration of different sensors to ensure that the inspected asset, such as pipelines or structures, remains continuously within an adequate operational zone, with signal quality compatible with inspection objectives. This concern is discussed in depth, for example, in Sonaglio (2017), which addresses challenges associated with navigation and maintaining inspection geometry in complex underwater environments.

The literature also shows that complementarity between these two classes of vehicles is a central element for operational efficiency. While AUVs are particularly effective for locating, mapping, and contextualizing large areas, ROVs stand out in the stages of detailed verification and intervention, in which a high degree of precision and fine control are required. The combination of these platforms tends to reduce the time of use of support vessels and improve operational risk management, especially in ultra-deepwater scenarios and in installations with greater structural complexity.

3.2 Subsea asset integrity and risk-based inspection

The offshore energy transition introduces an additional set of subsea assets, such as power export cables, wind turbine foundations, offshore substations, pipelines intended for CO₂ transport, and, prospectively, also hydrogen and its derivatives, while simultaneously enabling the reuse of already existing structures, such as infrastructure originating from the oil and gas industry, installation corridors, specialized vessels, and consolidated inspection practices. In this context, Brazilian academic production has shown that inspection strategies for these assets are strongly conditioned by critical phenomena associated with the marine environment, such as stress corrosion processes, failures in flexible pipelines, and accelerated degradation mechanisms in submerged structures, in addition to indicating how instrumentation embarked on ROVs can be designed and adapted to meet specific technical demands.

An illustrative example is the dissertation proposing the development of an ROV-based subsea inspection tool aimed at evaluating flexible pipelines susceptible to CO₂-induced stress corrosion cracking (SCC-CO₂), offering a particularly relevant focus for applications associated with carbon capture, transport, and storage environments (CCUS/CO₂) (NOGUEIRA JÚNIOR, 2025).

3.3 Perception, localization, and “digital twins”

For underwater robotic systems to effectively support engineering decisions and licensing processes, the mere acquisition of images is not enough. It becomes necessary to associate these observations with reliable positioning information, reconstruct the inspected environment, and produce technical records that can be verified and audited later. In this sense, Brazilian literature has advanced in studies focused on underwater vehicle localization and on the integration of visual and acoustic sensors, indicating technological alternatives capable of increasing operational robustness in scenarios characterized by low visibility and high geometric complexity, as discussed by Soto (2020).

In parallel, there has been growth in approaches based on “digital twins” applied to subsea inspection, using three-dimensional reconstructions and the integration of multiple data sources to support maintenance activities and asset integrity management. This trend directly aligns with current demands for regulatory traceability and greater efficiency in operation and maintenance routines, especially in offshore wind energy developments and in offshore carbon capture and storage projects.

3.4 ROVs and AUVs in supporting offshore wind farms

Offshore wind energy developments require subsea activities from the earliest stages of project conception. Still in the pre-project phase, site characterization studies are needed, involving bathymetric surveys, geological analyses, and the identification of geotechnical risks. Next, corridors and routes are defined for the installation of export and inter-array cables. During the installation phase, submerged operations support foundation installation, anchoring in floating wind projects, and post-lay inspections of cables. In the operation and maintenance stage, activities focus on inspections of foundations, local scour processes, protection systems, cables, connectors, and offshore substations. Finally, decommissioning also requires subsea operations aimed at the safe removal of structures and monitoring of affected areas.

Throughout this cycle, AUVs tend to assume a more relevant role in large-scale surveys, such as those carried out along cable corridors and across extensive installation areas, while ROVs are more employed in detailed inspections and in punctual verifications of specific components. In the Brazilian context, the literature on offshore wind energy has highlighted the importance of consistent methodologies for technical, environmental, and economic evaluation, as well as planning processes capable of incorporating local particularities. Recent studies developed in the country have addressed offshore wind potential, atmospheric modeling, and possible impacts and implications for public policies, providing relevant inputs for the pre-project stage and for environmental licensing processes (FERNANDES, 2025).

Subsea electrical infrastructure, especially cables, constitutes one of the most critical and sensitive elements of offshore wind development, since failures in these systems tend to result in operational unavailability and high costs for repair and mobilization. Although much of the technical literature on subsea inspection with AUVs was originally developed in the context of the oil and gas industry, its methodological foundations offer consistent support for the analysis and monitoring of electrical cables, especially with regard to defining sensor coverage, trajectory planning, and integrating sonars and cameras for anomaly identification and ensuring traceability of collected information (SONAGLIO, 2017).

In the context of operation and maintenance activities for wind farms, this logic materializes in inspections along cable corridors aimed at detecting exposed sections, displacement of protection systems, interaction with the seabed, and formation of local scour zones, with subsequent detailed verification using ROVs. The incorporation of risk-based inspection principles allows, in this process, prioritization of areas where the history of metocean conditions, maritime traffic, and geological characteristics indicates a higher probability of damage occurrence.

In parallel, part of the more recent Brazilian academic agenda has discussed offshore wind energy not only as a new generation frontier, but also as an instrument for decarbonizing existing maritime operations through partial electrification of platforms and reduction of emissions associated with local energy generation. This perspective reinforces the strategic value of competencies already consolidated in the country, such as the availability of specialized vessels, the subsea services chain, and inspection practices, contributing to lowering entry barriers and accelerating industrial learning.

3.5 Underwater robotics and offshore green hydrogen: infrastructure, integrity, and licensing

The integration of green hydrogen into the offshore context occurs primarily through two complementary vectors. The first is associated with the large-scale use of renewable electricity—including offshore wind generation—for hydrogen production via electrolysis, whether in onshore facilities, in port areas, or, in prospective scenarios, in units located within the maritime environment itself. The second vector relates to the need to deploy transport, storage, and offtake infrastructure, involving pipelines, terminals, and the use of energy carriers such as ammonia and methanol. Brazilian academic literature on green hydrogen has focused mainly on strategic and competitiveness aspects, with emphasis on the structuring of port hubs, governance models, innovation policies, and the role of economic instruments, with particular attention to studies on the Ceará hub and analyses of value chains and applicable tax regimes (Benvindo, 2024; Araújo, 2024).

From an operational standpoint, even when hydrogen production takes place onshore, the configuration of this value chain tends to require subsea solutions, whether through the installation of new pipelines, the adaptation of existing gas pipelines, the deployment of subsea lines, or electrical cables intended to supply coastal facilities, in addition to the possibility of future infrastructure in the offshore environment. This arrangement repositions subsea inspection and maintenance as structuring components of value-chain reliability, functioning in practice as a necessary cost to ensure the safety, availability, and integrity of the assets involved. Although Brazilian academic production on green hydrogen still predominantly concentrates on economic, industrial policy, and feasibility approaches, there is clear room for incorporating underwater robotics as an operational layer capable of sustaining this infrastructure. In this sense, autonomous underwater vehicles can support surveys and route mapping for coastal and offshore infrastructure, while remotely operated vehicles are better suited for integrity inspection of associated lines and structures. In addition, robotic systems can play a relevant role in the environmental monitoring required in licensing and compliance processes, as well as in building technical databases for audits and traceability through historical inspection records, three-dimensional reconstructions, and digital asset models.

The methodological base already consolidated in Brazilian literature on AUV-based inspection—especially with regard to trajectory planning and the definition of sensor coverage—together with recent developments of ROV-based inspection tools for critical environments, provides technical foundations that can be directly reused, even when the assets under analysis shift from oil and gas pipelines to the infrastructure of low-carbon energy systems (Sonaglio, 2017; Nogueira Junior, 2025).

3.6 Inspection and monitoring for offshore CCS

Implementing carbon capture and geological storage projects in the offshore environment involves a particularly complex decision chain, ranging from site selection and geological characterization of formations, through injection design, integrity management of wells and lines, to continuous environmental monitoring and the definition of long-term liability regimes. In the Brazilian context, recent academic production has advanced consistently both in analyzing environmental impact assessment instruments applicable to geological storage in the maritime environment and in discussing its legal-regulatory foundations and public interest, highlighting the need for institutional arrangements capable of dealing with technical, environmental, and social risks associated with this activity (Pontes, 2025; Machado e Silva, 2022). In parallel, public policy-oriented studies have identified relevant coordination bottlenecks among agencies, limitations in available economic instruments, and challenges in designing appropriate policy mixes to enable CCS projects, which reinforces the centrality of reliable monitoring, reporting, and verification systems, as well as the production of technically consistent and auditable data (Marques Junior, 2024).

In this scenario, the initial stage of selecting geological formations, including saline aquifers, and preliminary risk assessment depends strongly on structured methodologies and data obtained in offshore campaigns. Recent works developed in the country have discussed in detail the technical challenges, risks, and opportunities associated with storage in saline aquifers, proposing procedures for screening and initial selection of areas with higher potential, which, in practice, presupposes the execution of systematic mapping, characterization, and monitoring activities of the subsea environment (Matos, 2025). In this operational context, underwater robotics can be incorporated as a platform supporting field data collection, combining the use of AUVs for reconnaissance and seabed mapping with ROVs for localized inspections, installation of instrumentation, and verification of anomalies. The possibility of associating each record with precise time and position information and spatial reconstruction gives these systems particular relevance, since CCS projects are characterized by long horizons and a permanent need for producing traceable technical evidence.

Beyond characterization, offshore CCS projects tend to require the implementation of new pipeline routes for CO₂ transport or the adaptation of existing infrastructure, as well as specific strategies for integrity management of equipment simultaneously exposed to marine environments and high concentrations of CO₂. At this point, Brazilian technical literature has begun to explore more directly the impacts of this context on subsea engineering and maintenance. The dissertation developing an ROV-based inspection tool for evaluating flexible pipelines subject to CO₂-induced stress corrosion cracking (SCC-CO₂) is a representative example of how the combination of CO₂ and the marine environment imposes additional requirements on inspection systems and structural integrity procedures (Nogueira Junior, 2025).

Governance of offshore CCS projects, in turn, depends on clear rules related to environmental monitoring, performance criteria, uncertainty management, and the eventual transfer of long-term responsibilities—topics addressed by Brazilian legal literature within the structuring of regulatory frameworks, civil liability, and protection of the public interest (Machado e Silva, 2022; Cupertino, 2018). In this respect, underwater robotics ceases to be merely an operational tool and begins to directly influence the design of public policies, insofar as it defines what can be monitored, with what level of precision, at what cost, and with what frequency. Regulatory regimes tend to be more feasible and institutionally robust when they rely on monitoring technologies capable of enabling independent verification and continuous production of traceable technical evidence, in which subsea robotic systems play an increasingly relevant role.

3.7 Connection to the national interest

From the perspective of public policies, the green hydrogen chain has recurrently been framed as an agenda aimed at the country’s competitive insertion in international markets, attracting productive investments, and increasing the value added of energy activities, especially in regions that combine high renewable generation potential with logistical infrastructure associated with port complexes. In this context, underwater robotics becomes relevant not only as an operational tool but as a structuring factor for technological capacity building, as it contributes to reducing risks associated with the implementation and operation of infrastructure, increases the reliability levels of offshore systems, and, at the same time, opens space for strengthening research, development, and innovation activities and consolidating a national industrial base in areas such as sensors, software, systems integration, and specialized services provision in the maritime environment (GARCIA; CARVALHO, 2022; BENVINDO, 2024).

4 ANALYSIS AND DISCUSSION

Underwater robotics is not merely a set of operational tools but enabling infrastructure for the offshore energy transition. The results indicate that these systems perform structuring functions by combining the large-scale coverage capability provided by AUVs with the level of detail and intervention enabled by ROVs, which contributes to reducing vessel mobilization time, decreasing human exposure to risk, and increasing operational efficiency. In addition, the production of georeferenced, repeatable, and auditable data significantly improves the quality of the informational basis available for engineering decision-making processes, for insurers’ analyses, for investor assessments, and for regulators’ actions. Added to this is the possibility of structuring risk-based inspection programs capable of anticipating failures and supporting integrity management of critical assets such as cables, pipelines, and subsea structures. Brazilian technical literature dedicated to AUV inspection and the development of ROV-embarked tools offers, in this sense, consistent foundations for mission design, trajectory planning, and sensor integration focused on inspection reliability (Sonaglio, 2017; Nogueira Junior, 2025).

The integration of field data, associated with three-dimensional reconstruction techniques and the construction of digital twins, substantially increases the value of this information, which ceases to be restricted to punctual visual records and becomes comparable models over time, capable of supporting audits, maintenance programs, and regulatory verification processes. This characteristic is particularly relevant in carbon capture and storage projects, in which monitoring and contingency response capacity are central, as well as in operation and maintenance routines of offshore wind farms, which require periodic and traceable inspections.

There is also a practical convergence among the domains of offshore wind energy, green hydrogen, and CCS, since all depend on subsea infrastructure and robust asset integrity management strategies. In this context, investments in underwater robotics in Brazil tend to generate economies of scope by enabling the same competence base—encompassing software development, sensing systems, technological integration, and offshore operations—to be applied across different value chains associated with the energy transition. From the perspective of public policies and industrial strategy, this characteristic gives robotics a relevant “migratory value,” insofar as its technological capabilities can be transferred among sectors, simultaneously reinforcing energy security and the resilience of critical infrastructure, environmental sustainability through continuous monitoring and risk mitigation, competitiveness associated with strengthening national technological content and exporting specialized services, and evidence-based governance grounded in verifiable technical information.

In the specific case of CCS, Brazilian literature has shown that consolidating a functional regulatory framework and enabling projects depends not only on defining clear legal and institutional instruments, but also on the existence of effective environmental and operational monitoring capacity, as well as adequate allocation of responsibilities and protection of the public interest (Machado e Silva, 2022; Marques Junior, 2024; Pontes, 2025). In the green hydrogen field, studies on competitiveness and hub structuring, such as the Ceará case, emphasize the importance of interinstitutional coordination, technological innovation, and appropriate economic arrangements, in which robotics can be understood as a transversal technological layer capable of reducing risks and increasing the robustness of the infrastructure that will sustain this emerging chain (Benvindo, 2024; Garcia; Carvalho, 2022). Similarly, in the offshore wind agenda, national analyses on potential, modeling, and impacts reinforce that the expansion of this segment will require consistent technical standards, reliable evaluation methods, and maritime operational capacity—exactly the space in which underwater robotics positions itself as a central enabling element.

5 FINAL CONSIDERATIONS

Underwater robotics tends to assume an increasingly central role in the offshore energy transition, especially due to three converging factors. First, its use directly contributes to reducing human exposure to high-risk activities and decreasing costs associated with subsea operations. Second, robotic systems enable the generation of traceable, repeatable, and auditable technical information, which becomes indispensable for engineering decisions, for risk pricing by insurers, and for regulators’ actions. Finally, consolidating this technological base creates a set of capabilities that can be reused transversally across different energy transition chains—especially offshore wind energy, green hydrogen, and carbon capture and storage projects—thereby increasing the social, technological, and industrial return on investments.

Brazilian academic production already provides a consistent set of contributions capable of supporting this interpretation with technical rigor. Noteworthy are studies focused on inspection using autonomous underwater vehicles, asset detection and localization, planning of subsea maintenance operations, as well as the development of tools embarked on remotely operated vehicles for critical environments associated with the presence of CO₂. Added to this is a relevant body of research dedicated to offshore CCS, ranging from environmental impact assessments and discussions on regulatory frameworks to analyses of public policies and liability regimes. The articulation of these different strands supports the argument that underwater robotics should not be understood as an accessory element of offshore operations, but as strategic infrastructure capable of connecting technological development, the national interest in energy security, environmental sustainability, and the strengthening of industrial competitiveness.

6 REFERENCES (TRANSLATED HEADINGS; ENTRIES PRESERVED IN ABNT STYLE)

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 ¹Associate degree in Electronics pela Escola Técnica Electra

Caio César Souza Andrade

Abstract

The growing complexity of construction projects has revealed significant limitations in traditional planning and scheduling methods with regard to predictability, cost control, and productivity. Four-dimensional Building Information Modeling (4D BIM), which integrates time-related information into three-dimensional digital models, has emerged as an effective approach to overcome these limitations. This study examines the impacts of 4D BIM integration on construction management, with emphasis on schedule reliability, decision-making processes, and productivity enhancement. Based on a critical review of academic literature, the analysis demonstrates that 4D BIM improves visualization of construction sequences, enables scenario-based planning, strengthens coordination among project stakeholders, and supports proactive control of time- and cost-related risks. Despite existing implementation challenges, the findings indicate that 4D BIM constitutes a strategic tool for improving overall project performance and supporting the digital transformation of the construction industry.

Keywords: 4D BIM; construction planning; schedule control; project management; productivity; cost management.

The increasing complexity of construction projects has exposed the limitations of traditional planning and scheduling methods in ensuring reliable timelines, cost control, and productive workflows. Four-dimensional Building Information Modeling (4D BIM), which integrates time-related data into three-dimensional digital models, has emerged as a promising approach to address these challenges. This article examines the role of 4D BIM in enhancing predictability, decision-making, and schedule control within construction management. Based on a synthesis of academic literature, the discussion highlights how 4D BIM improves visualization of construction sequences, supports scenario-based planning, strengthens coordination among stakeholders, and contributes to improved cost performance and productivity. Despite existing implementation challenges, the findings indicate that 4D BIM constitutes a critical tool for improving project performance in contemporary construction environments.

The integration of four-dimensional Building Information Modeling (4D BIM) into construction management represents a significant advancement in planning and control practices, particularly with respect to schedule reliability, cost management, and productivity improvement. Traditional construction planning methods, commonly based on two-dimensional drawings and Critical Path Method (CPM) schedules, often fail to capture the dynamic, spatial, and temporal complexity of construction processes. This limitation contributes to low predictability, coordination failures, schedule overruns, and budget escalation, especially in complex projects (Eastman et al., 2011; Hartmann et al., 2008). In response to these challenges, 4D BIM extends conventional three-dimensional modeling by integrating time-related information, allowing construction activities to be simulated and analyzed throughout the project lifecycle.

By embedding scheduling data directly into the digital building model, 4D BIM enables stakeholders to visualize construction sequences in a clear and intuitive manner. This enhanced visualization improves understanding of task interdependencies, spatial constraints, and workflow logic, which are often difficult to interpret using traditional bar charts or network schedules. Empirical studies demonstrate that 4D BIM significantly enhances schedule predictability by enabling early identification of sequencing conflicts, workspace clashes, and constructability issues before they materialize on site (Hartmann et al., 2008; Candelario-Garrido et al., 2022). Consequently, project teams can proactively adjust schedules, mitigate risks, and maintain greater control over project timelines.

Beyond predictability, 4D BIM functions as an effective decision-support tool by enabling simulation-based planning and scenario analysis. Construction managers can assess alternative sequencing strategies, evaluate phasing options, and examine the impacts of resource reallocations or scope changes. This capability improves the quality of decision-making by making the consequences of planning choices explicit and visually accessible, reducing uncertainty and reliance on fragmented information (Silva et al., 2019). The use of 4D BIM within collaborative planning environments further enhances communication among project stakeholders, promoting shared understanding and reducing conflicts related to scheduling responsibilities and expectations.

Although cost management is more directly associated with five-dimensional BIM, the integration of time data through 4D BIM plays a crucial role in financial performance. Schedule deviations are closely linked to cost overruns, and the ability to visualize construction progress over time enables more accurate forecasting of expenditures and cash flows. When schedule changes occur, their potential cost impacts can be identified at early stages, supporting timely corrective actions and more effective budget control (Eastman et al., 2011; Khoshkonesh et al., 2025). Research indicates that projects adopting integrated 4D and 5D BIM frameworks achieve greater accuracy in cost estimation and improved alignment between planned and actual expenditures.

Productivity improvement constitutes another major benefit of 4D BIM adoption. Visualization of construction sequences enhances coordination between trades and improves alignment between design intent and execution strategies, thereby reducing rework and inefficiencies (Silva et al., 2019). Furthermore, 4D BIM supports optimized resource and logistics planning by linking labor, equipment, and material deliveries to specific activities and timeframes. This contributes to smoother workflows, reduced idle time, and improved site organization, aligning closely with lean construction principles focused on waste reduction and process optimization (Hartmann et al., 2008).

Despite these advantages, several challenges continue to limit widespread adoption of 4D BIM. Interoperability issues between BIM platforms and scheduling software, the need for high-quality and well-structured data, and limited automation of model-to-schedule linkages remain significant barriers (Candelario-Garrido et al., 2022). Additionally, organizational resistance to change and insufficient technical expertise can hinder effective implementation, particularly in firms with lower levels of digital maturity. Nevertheless, the academic literature suggests that these challenges can be mitigated through standardized workflows, targeted training programs, and incremental integration of BIM-based planning into established project management practices.

This flowchart illustrates the integration of 4D BIM planning into construction management and its impacts on schedule, cost, and productivity. It shows how traditional planning methods based on 2D drawings and CPM schedules evolve into 4D BIM by incorporating time-related data into 3D models. Through this integration, project teams gain improved visualization of construction sequences, enabling more reliable scheduling, scenario-based planning, and stronger coordination among stakeholders. The diagram also highlights how enhanced schedule control contributes to better cost performance by reducing time-related overruns and improving forecasting accuracy, while simultaneously increasing productivity through optimized resource and logistics planning and reduced rework. Overall, the image emphasizes that 4D BIM acts as a strategic tool that links time, cost, and productivity to improve overall project performance.

Figure 1. Integration of 4D BIM Planning into Construction Management and Its Impacts on Schedule, Cost, and Productivity.

Source: Created by author.

In conclusion, the integration of 4D BIM into construction planning and management substantially enhances predictability, decision-making quality, and control over schedules, costs, and productivity. By linking temporal information to digital building models, 4D BIM enables simulation-based analysis of construction processes that surpasses the capabilities of traditional planning tools. Although implementation challenges persist, empirical evidence increasingly supports 4D BIM as a critical enabler of improved project performance. As digital transformation continues to reshape the construction industry, 4D BIM is expected to play an essential role in delivering more efficient, transparent, and resilient construction projects.

References

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