SAPS

O programa SAPS (Structural Analysis of Power and communication Systems) é um programa de análise estrutural que roda com o Windows da Microsoft. O programa pode ser usado isoladamente, ou como plug-in para suplementar os recursos de cálculo de flechas e tensões do programa PLS-CADD. Os usos principais do programa SAPS são nas áreas de linhas de transmissão, subestações e comunicação, para os quais ele tem se mostrado, tanto em desempenho quanto em simplicidade de uso, muito superior aos programas tradicionais de cálculos não lineares baseados em elementos finitos. Em linhas de transmissão, subestações e sistemas de comunicação, existem cabos na forma de condutores, para-raios, estais, cadeias de suspensão etc. Podem também existir ali, elementos que defletem significantemente sob as cargas de projeto.

O programa SAPS, desde a sua origem, tem sido usado por mais de trinta anos por centenas de concessionárias, firmas consultoras e fabricantes em todo o mundo. Estruturas com muitos milhares de conexões e elementos podem ser analisadas. Embora isto, seja suficiente para analisar a maioria das estruturas de transmissão, subestações e comunicação, o SAPS pode ser modificado para suportar mais elementos.

O SAPS é um programa completamente integrado, com menus de entrada, com capacidade de análise linear e não linear e com apresentação dos resultados em relatórios, gráficos e resumos de fácil interpretação. Os gráficos mostram as deformações (incluindo os vetores de cargas) e podem opcionalmente, com cores selecionadas pelo usuário, mostrar o percentual de capacidade utilizado por cada componente. 

Aplicações típicas

• Provê ao PLS-CADD o mecanismo de elementos finitos para o cálculo de flechas e tensões. 
• Estruturas auto-portantes para linhas de transmissão, comunicação ou subestações – treliçadas ou em quadros (frames).
• Estruturas estaiadas (delta, V-, Y-, chainette, etc.)
• Estruturas flexíveis, em postes simples ou múltiplos (postes em concreto, aço ou madeira, em forma de H, etc.).
• Cálculos de tensões em linhas desbalanceadas (diversas condições de vento, gelo e temperatura).
• Efeitos em flechas e tensões causados por deslocamentos provenientes de emendas, offset de grampeamentos e movimentos de suportes.
• Analise detalhada de segmentos flexíveis de linhas (várias estruturas interconectadas por cabos).
• Torres estaiadas de micro-ondas ou TV, grandes arranjos de antenas.
• Estruturas suspensas (telhados, pontes, etc.)

Resumo dos recursos

• Roda no Microsoft Windows 10 ou 11 (x64)
• Entrada de dados extremamente fácil através de menus interativos.
• Os cabeçalhos de tabela nos menus de entrada ou nos relatórios de saída podem ser personalizados, mesmo em línguas estrangeiras.
• Capacidade de realizar análises lineares ou não lineares.
• Acoplamento cinemático ou relação master-slave entre nós.
• Elementos em treliça, viga, cabo, fusível e subestrutura.
• Condensação automática da matriz rigidez para poucos pontos de conexão para a modelagem de subestrutura.
• Cálculo automático do peso próprio, das cargas de vento e gelo e cargas térmicas sobre os elementos.
•  Perfil ajustável de velocidade do vento (aumenta com a altura).
•  Efeitos de assentamentos de suportes.
•  Controle do processo de convergência (estratégia de iteração).
•  Controle de membros de apenas-tensão como elementos fusíveis.
•  Minimização automática da largura de banda e capacidade para resolver grandes problemas.
• Manual do Usuário detalhado, com exemplos.
• Manual do Usuário on-line/eletrônico, conectado para fornecer ajuda detalhada aos assuntos.
• Unidades nos sistemas US (Imperial), SI (métrico) ou outras compatíveis.
• Gráficos eficazes (Os esforços aplicados são apresentados em cores diferentes).
• Pode ser usado como plug-in para adicionar ao PLS-CADD os recursos de elementos finitos para o cálculo de flechas e tensões.

Modelagem Tridimensional Real de Linhas de Transmissão

A verdadeira edição, modelagem, análise e exibição de elementos finitos tridimensionais de linhas de transmissão e suas estruturas estão disponíveis no programa SAPS desde 1985. Com SAPS, todos os condutores e cabos para-raios são modelados como verdadeiros elementos de cabo 3-d com rigidez e forças finais dependentes da magnitude e direção do vento, espessura do gelo e temperatura.

A modelagem por elementos finitos 3-d é a única maneira precisa de analisar a interação entre estruturas e cabos sob cargas complexas, como gelo desequilibrado, condutores rompidos, deslocamentos, tensões desiguais em diferentes temperaturas, vento inclinado, etc. A modelagem 3-d considera não apenas as oscilações transversais, mas também as longitudinais de todos os isoladores. Ela também considera os deslocamentos laterais e longitudinais dos pontos de fixação na estrutura ao fazer os cálculos dos clearances. Isso é importante ao verificar postes de linhas sob vento lateral. 

A Figura mostra uma porção de linha modelada com SAPS perto de sua terminação em uma estrutura de subestação em condições calmas e de vento. Todos os cabos são exibidos em 3-d, os clearances podem ser verificados visualmente ou por referência às coordenadas impressas dos pontos ao longo dos cabos. Observe que as inclinações dos isoladores variam por fase devido aos pequenos ângulos das fases que surgem entre a torre de suspensão e o pórtico. As próprias estruturas podem ser analisadas quanto a deflexões, forças axiais e momentos.

Na modelagem 3-d, as estruturas, isoladores e cabos são modelos físicos que permitem cálculos detalhados de engenharia (esforços e clearances). Isso é muito diferente de desenhar modelos simplistas em um sistema CAD, onde a estrutura, o isolador e as geometrias do cabo costumam desenhar células incapazes de interagir umas com as outras.

Como a modelagem por elementos finitos 3-d pode ser onerosa tanto em termos de preparação do modelo quanto do tempo de computador, as aproximações são frequentemente necessárias.

O primeiro nível de aproximação consiste em modelar apenas uma fase por vez, e não o sistema completo. A fase é modelada entre estruturas de ancoragens (tramo). Todos os pontos de fixação de isoladores para o tramo são locais fixos em um sistema de coordenadas 3-d, entretanto todo o condutor ou para-raios, na seção, ainda é configurado por um modelo verdadeiro de elemento finito 3-d. A flexibilidade estrutural dos pontos de fixação é modelada por molas equivalentes. Essa modelagem reduzida pode ser um processo várias vezes mais eficiente do que a modelagem completa. Ele é implementado no programa SAGSEC, da Power Line, para cálculo de flechas e tensões em tramos. O SAGSEC permite fazer cálculos de flechas, tensões e cargas nas estruturas quando o conceito de vão regulador não é aceitável ou as cargas não são idênticas em todos os vãos.

O segundo nível de aproximação e menos preciso é modelar ainda, em 3-d, os pontos de fixação dos isoladores em locais fixos de estruturas e assumir que a componente horizontal da tensão do cabo é constante ao longo de todo o comprimento de cada seção de tensão (tramo). Essa adoção de “vão regulador” tem suas limitações, conforme demonstrado no manual SAGSEC. No entanto, por causa de sua simplicidade, a suposição de vão regulador é usada na maioria dos programas de projeto de linha como, por exemplo, o PLS-CADD. Ao contrário da maioria dos outros programas de projeto de linhas, o PLS-CADD tem a opção de se vincular diretamente ao SAGSEC e ao SAPS para escapar da adoção do “vão regulador” e calcular as tensões, flechas e carregamentos mais precisos com um clique do mouse.