Construção de parques eólicos marítimos: processos e direção de obra

CONSTRUÇÃO DE PARQUES EÓLICOS MARÍTIMOS: PROCESSOS E DIREÇÃO DE OBRA CRISTIANO MANUEL SANTOS RIBEIRO DISSERTAÇÃO DE MESTRADO APRESENTADA À FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO EM ÁREA CIENTÍFICA: ENGENHARIA CIVIL – ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES M 2015 CONSTRUÇÃO DE PARQUES EÓLICOS MARÍTIMOS: PROCESSOS E DIREÇÃO DE OBRA CRISTIANO MANUEL SANTOS RIBEIRO Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES Orientador da Faculdade: Professor Doutor Alfredo Augusto Vieira Soeiro Orientador da Empresa: António Manuel Oliveira Soares de Castro JUNHO DE 2015 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2014/2015 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446  [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440  [email protected]  http://www.fe.up.pt Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2014/2015 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2015. As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respetivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir. Este documento foi produzido a partir de versão eletrónica fornecida pelo respetivo Autor. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra À minha Família e aos meus Amigos Adde parvum parvo magnus acervus erit. (Juntar pouco a pouco leva a um grande monte) Ovídio Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra i AGRADECIMENTOS Aproveito este espaço para deixar o meu profundo agradecimento e a maior gratidão a todos aqueles que contribuíram, durante esta caminhada de longos anos, para que fosse possível chegar a este momento. Gostaria no entanto de salientar a enorme importância de várias pessoas durante este percurso. Ao meu orientador, Professor Doutor Alfredo Soeiro, pela disponibilidade, conselhos e sentido crítico. Também pela paciência, compreensão e incentivo dados ao longo destes meses, tendo sido um enorme orgulho realizar esta dissertação sobre a sua orientação Ao Sr. Engenheiro António Castro, pela oportunidade única que criou e da qual pude desfrutar, pelos conhecimentos transmitidos, pela tremenda simpatia, grande generosidade e permanente disponibilidade. Esta dissertação não teria sido realizada se não fosse o seu incondicional apoio. Por tudo isto e muito mais, o meu muito obrigado. Aos meus pais, irmãos, tia e avó, que sempre foram para mim um apoio, demonstrando uma total compressão pelas minhas escolhas e ajudando em tudo o que estava ao seu alcance. À Joana, minha namorada, amiga e colega, que ao longo destes cinco anos esteve sempre disponível para me ajudar. Não me deixando cair em desânimo e motivando para seguir em frente. Sendo uma ajuda fundamental neste trabalho revendo os textos e dando a sua opinião mais sincera. Aos meus amigos e colegas, que se cruzaram comigo ao longo destes anos, pelo apoio e por todas as coisas que me ensinaram, enriquecendo a minha pessoa e alegrando os meus dias. Ao Sr. Engenheiro Artur Violante e aos colaboradores da Martifer Renewables, pela simpatia, generosidade e amabilidade com que fui recebido durante a minha estádia em Cracóvia. Contribuindo para um futuro mais verde e amigo do ambiente. À Mota-Engil Central Europe, com um agradecimento especial ao Sr. Ernesto Carreira, que possibilitaram visitar e acompanhar duas obras rodoviárias, permitindo observar a estrutura e organização desta grande empresa. A todos agradeço pela simpatia, conhecimentos transmitidos e a oportunidade de conhecer profissionais verdadeiramente extraordinários. À CJR Wind Polska, com um especial agradecimento ao Engenheiro Alberto Pereira, ao Engenheiro Piotr Filutowski e ao Diogo Vicente. Pela simpatia e disponibilidade, ao aceitarem o pedido para acompanhar de perto uma das suas obras, uma experiência enriquecedora que permitiu enriquecer o trabalho, observando de perto a perspetiva do Empreiteiro e, através da sua experiência profissional permitiu esclarecer dúvidas e clarificar algumas ideias. Este percurso foi um Privilégio. A todos o meu mais sincero Obrigado! Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra ii Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra iii RESUMO Atualmente os países e as pessoas estão cada vez mais preocupadas com o ambiente e procuram encontrar soluções viáveis para os problemas relacionados com o consumo de energia mundial, apostando e criando políticas de incentivo às energias renováveis. Sendo a energia eólica uma fonte de energia renovável, cujo crescimento na sua utilização é visível, torna-se um tema importante na sociedade atual. A construção de parques eólicos começou em terra, no entanto devido a certos aspetos e aliado à inovação tecnológica estão a evoluir e a ser encontrados no mar com cada vez mais frequência. A Engenharia Civil, incluindo a Direção de Obra, tem um papel preponderante para a construção de parques eólicos em terra, sendo que nesta dissertação refletir-se-á o papel nos parques eólicos marítimos. Os objetivos principais que se pretendem verificar são: a análise do papel da Direção de Obra e a identificação dos principais desafios eventualmente encontrados. A dissertação pretende incluir as diferenças existentes entre parques eólicos construídos em terra e no mar e análise da construção de um parque eólico. Inicialmente foram introduzidas algumas definições relacionados com a energia eólica que constitui uma ferramenta importante para aumentar o conhecimento do leitor nesta área. Abordando também as diferentes fases dos parques eólicos assim como as diferentes tecnologias construtivas empregues. Resumidamente, este trabalho pretende analisar a construção de parques eólicos em terra ou no mar, identificando os principais desafios na perspetiva da Direção de Obra, comparando ao que é feito em terra e tendo em conta as diferenças no planeamento, na organização e no controlo. PALAVRAS-CHAVE: Energia Eólica, Direção de Obra, Parques Eólicos Marítimos, Fases, Soluções Construtivas. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra iv Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra v ABSTRACT Nowadays the environment has been an increasing concern to both countries and people striving to find workable solutions to the problems related to the world's energy consumption, investing and creating incentive policies for renewable energy. Wind power, as a renewable source of energy, whose growth in its use is visible, becomes a major issue in today's society. The construction of wind farms began in land, however due to certain aspects and combined with technological innovation they have been evolving and can be found in the sea with increasing frequency. Civil Engineering, including the Project Management, has a leading role in the construction of wind farms on land, and in this work will be reflecting its role on ocean-based wind farms. The main objectives which we intent to verify are: analysis of the role of the Project Management and identifying the main challenges that were eventually found. This work intends to include the differences between wind farms built on land and at sea and analysis of the construction of a wind farm. Some definitions related to wind energy were initially introduced, which was an important tool to increase the knowledge of the reader in this area. To this, we also added the different phases of wind farms as well as the different construction technologies employed. Summarizing, this work aims to analyse the construction of wind farms on land or at sea, identifying the main challenges from the perspective of the Project Management, compared to what is done on land and taking into account the differences in planning, organization and control. KEYWORDS: Wind Energy, Construction Management, Offshore Wind Farms, Phases, Constructive Solutions. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra xii Fig. 30 - Subestação Elétrica ................................................................................................................ 34 Fig. 31 - Parque Eólico em Rymanów ................................................................................................... 35 Fig. 32 - Elevação do Rotor, com um diâmetro aproximado de 99 m ................................................... 36 Fig. 33 - Plano do Parque Eólico Gwynt y Môr, no Reino Unido .......................................................... 38 Fig. 34 - Representação esquemática de estrutura de suporte por gravidade ..................................... 40 Fig. 35 - Fundações por gravidade em construção ............................................................................... 40 Fig. 36 - Esquema de aerogerador com fundação por gravidade ......................................................... 42 Fig. 37 - Representação esquemática de estrutura de suporte por estaca única................................. 43 Fig. 38 - Instalação da fundação por estaca ......................................................................................... 44 Fig. 39 - Representação esquemática de estrutura de suporte por tripé .............................................. 45 Fig. 40 - Transporte das fundações por tripé ........................................................................................ 45 Fig. 41 - Representação esquemática de estrutura de suporte por treliça ........................................... 46 Fig. 42 - Instalação das estacas de fixação .......................................................................................... 47 Fig. 43 - Esquemas estruturais propostos para fundações por sução .................................................. 48 Fig. 44 - Diversos conceitos de fundações flutuantes ........................................................................... 49 Fig. 45 - Montagem de um aerogerador no mar – altura do cubo 69 m ............................................... 50 Fig. 46 - Peça de Transição................................................................................................................... 50 Fig. 47 - Pormenor da ligação entre a fundação e a peça de transição ............................................... 51 Fig. 48 - Plataforma de trabalho numa peça de transição .................................................................... 51 Fig. 49 - Equipa de manutenção a ser transferida via helicóptero ........................................................ 52 Fig. 50 - Evolução da envergadura dos aerogeradores ........................................................................ 52 Fig. 51 - Transporte de rotor parcialmente montado e cabine do aerogerador Alstom Haliade 150 .... 53 Fig. 52 - Esquema do sistema de ligação interno do parque ................................................................ 54 Fig. 53 - Corte transversal de diversos cabos submarinos ................................................................... 54 Fig. 54 - Transporte em barcaça da Estrutura de Suporte e Subestação Marítima ............................. 55 Fig. 55 - Localização do Parque Eólico Dogger Bank ........................................................................... 56 Fig. 56 - Parque Eólico Walney ............................................................................................................. 56 Fig. 57 - Cabeçalho-tipo para o Orçamento Comercial ou Orçamento para a Produção ..................... 60 Fig. 58 - Cabeçalho-tipo para o Mapa de Produção ............................................................................. 60 Fig. 59 – Exemplo de organograma-tipo de equipas produtivas ........................................................... 62 Fig. 60 – Exemplo de organograma-tipo de equipas produtivas ........................................................... 62 Fig. 61 – Porto de apoio à construção de parques eólicos marítimos, na Alemanha ........................... 63 Fig. 62 – Cabeçalho-tipo para Auto de Medição ................................................................................... 65 Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra xiii Fig. 63 – Exemplo de Balizamento......................................................................................................... 65 Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra xiv Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra xv ÍNDICE DE QUADROS Quadro 1 - Classificação do Porte de uma Turbina Eólica ...................................................................... 6 Quadro 2 - Incentivos à Energia Eólica no Continente Europeu ............................................................. 7 Quadro 3 - Consumo de Energia Elétrica face à Produção de Energia Eólica ..................................... 11 Quadro 4 - Número de Parques Eólicos (P.E.) e capacidade total (C.T.) na Europa ............................ 12 Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra xvi Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra xvii SÍMBOLOS, ACRÓNIMOS E ABREVIATURAS cm – centímetro dB – decibel GW – gigawatt km – quilómetro km2 – quilómetro quadrado kV – quilovolt kW – quilowatt kWh – quilowatt-hora m – metro m2 – metro quadrado m3 – metro cúbico TWh/ano – Terawatt-hora por ano AWEA – American Wind Energy Association BOP – Balance of Plant CPT – Cone Penetration Test DO – Direção de Obras EC – Comissão Europeia EEA – European Energy Association EIA – Estudo de Impacto Ambiental EPC – Engineering, Procurement and Construction EPCI – Engineering, Procurement, Construction and Installation ERP – Enterprise Resource Planning EWEA – European Wind Energy Association FEED – Front End Engineering Design GWEC – Global Wind Energy Council HAWT – Horizontal Axis Wind Turbine HST – Higiene e Saúde do Trabalho IRENA – International Renewable Energy Agency NREL – National Renewable Energy Laboratory OEM – Original Equipment Manufacturer Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra xviii RES – Renewable Energy Policy Database and Support SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition TSA – Turbine Supply Agreement VAWT – Vertical Axis Wind Turbine Cit. – Citado Fig. – Figura P.I. – Potência Instalada P.T. – Potência Total Ref.ª - Referência Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 1 1 INTRODUÇÃO 1.1. ENQUADRAMENTO GERAL Os Parques Eólicos Marítimos poderão em breve tornar-se numa opção viável para a produção sustentável de energia elétrica, pois para além de permitirem uma redução da emissão de gases poluentes que contribuem para as alterações climáticas, através da exploração de um recurso natural até agora pouco utilizado na produção de energia, permitirão também a criação de inúmeros postos de trabalho e, ao mesmo tempo, ajudarão na revitalização de outras indústrias, como a construção naval. Desta forma poderão ser criadas diversas oportunidades para a Engenharia Civil, no projeto, na construção e na exploração. São também apresentados diversos desafios da qual é exigida uma resposta, alguns destes desafios são partilhados com outras atividades como, por exemplo, a construção em terra de parques eólicos. 1.2. ÂMBITO E OBJETIVOS Esta dissertação, inserida no Mestrado Integrado em Engenharia Civil – opção de Construções, foi realizada em ambiente empresarial, na Martifer Renewables. O presente trabalho tenciona aproveitar o conhecimento existente nesta empresa sobre parques eólicos em terra e abordar a temática dos parques eólicos marítimos, no entanto devido à grande abrangência da temática serão apenas abordados alguns pontos em particular. Assim sendo, este trabalho irá incidir sobre os processos e a Direção de Obra na construção de parques eólicos marítimos. É também pretendido demonstrar que a larga experiência existente na construção de parques eólicos em terra será uma mais-valia para o empreiteiro ligado ao setor. É pretendido também descrever de forma sumária os principais aspetos da energia eólica desde o desenvolvimento tecnológico até às tecnologias e as soluções construtivas aplicadas. 1.3. ORGANIZAÇÃO A presente dissertação é organizada em cinco capítulos incluindo o presente capítulo introdutório, cada um dedicado a uma temática diferente e contribuindo para uma melhor compreensão do assunto. No Capítulo 2 serão abordados diversos assuntos de índole mais geral. Será apresentado de forma sumária os principais marcos no desenvolvimento tecnológico da energia eólica, sendo dada especial atenção aos aerogeradores. Abordar-se-á a política energética e os incentivos existentes na União Europeia, sendo de seguida apresentados os principais dados estatísticos relativos ao setor da energia Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 2 eólica. Serão expostos os principais motivos da escolha da energia eólica e a mudança de paradigma, com a crescente popularidade dos parques eólicos marítimos. Por fim, serão apresentadas as fases pelas quais qualquer parque eólico passa durante a sua vida útil. No Capítulo 3 contemplará as tecnologias e os sistemas construtivos empregues na construção de parques eólicos terrestres e marítimos. Será feita uma descrição curta dos principais componentes e apresentados alguns exemplos de parques eólicos. O maior foco deste capítulo será dado às tecnologias empregues na construção de parques eólicos marítimos. No Capítulo 4 serão apresentados os principais e mais significativos desafios encontrados pela Direção de Obra na construção de parques eólicos marítimos, sendo que estes serão desafios descritos e caracterizados. No Capítulo 5 serão apresentadas as considerações finais resultantes da elaboração deste trabalho e serão indicadas algumas propostas para desenvolvimentos futuros. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 3 2 ENERGIA EÓLICA 2.1. ENQUADRAMENTO GERAL O aproveitamento da energia contida no vento está intimamente ligado com o desenvolvimento da humanidade. Um dos muitos exemplos possíveis são os navios, como os juncos, embarcações típicas da China usadas no comércio marítimo. Outro exemplo são os moinhos de vento, usados para elevar água e para a moagem de cereais. Estas máquinas foram comuns um pouco por todo o mundo, tendo sobrevivido até aos dias de hoje. No final do século XIX e início do século XX surgiram os primeiros protótipos que aproveitavam a energia cinética contida no vento para a produção de energia elétrica. Um exemplo destas primeiras experiências é a Turbina Eólica La Cour (Fig. 1), inventada na Dinamarca por Poul la Cour em 1891 (Hau 2006). Fig. 1 - Turbina Eólica La Cour (Golding, E.W. - The Generation of Electricity by Wind Power Cit. por Hau 2006, p. 23) Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 10 Fig. 5 – Evolução dos Parques Eólicos no mar em termos de Potência Total e Potência Instalada, entre 2000 e 2014, adaptado de (EWEA 2011; GWEC 2015) É necessário salientar que a energia eólica no mar até ao ano 2010 apenas esteve presente na Europa. Também é preciso notar que no final de 2014 a potência total da Europa era 8,05 GW (EWEA 2015b), o que corresponde a cerca de 90% do total mundial. A potência instalada, tanto em terra como no mar, em durante o ano de 2014 foi distribuída de forma heterogénea, como se pode ver pela figura 6. Fig. 6 – Distribuição da Potência Instalada em 2014, adaptado de (GWEC 2015) Da figura acima é possível retirar algumas conclusões:  Cerca de metade da potência instalada em 2014 deveu-se à China e à Índia; '00 '01 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 '14 P.T. [GW] 0,04 0,09 0,26 0,52 0,61 0,70 0,79 1,11 1,48 2,06 3,05 4,12 5,42 7,05 8,77 P.I. [GW] 0,00 0,05 0,17 0,26 0,09 0,09 0,09 0,32 0,37 0,58 0,99 1,07 1,30 1,63 1,73 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P.I. [GW] P.T. [GW] RP China 45% Alemanha 10% EUA 9% Brasil 5% Índia 5% Canadá 4% Reino Unido 3% Suécia 2% França 2% Turquia 2% Outros 13% RP China Alemanha EUA Brasil Índia Canadá R.U. Suécia França Turquia Outros P.I. [GW] 23,4 5,3 4,9 2,5 2,3 1,9 1,7 1,1 1,0 0,8 6,7 Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 11  Na Europa foi na Alemanha onde se instalou mais potência; No quadro 3 é apresentada a produção estimada de energia eólica do ano 2014, também é apresentado o consumo de energia elétrica da União Europeia em 2013, sendo assumido que o consumo de energia de 2014 será da mesma ordem de grandeza. Quadro 3 – Consumo de Energia Elétrica face à Produção de Energia Eólica (GWEC 2015; Eurostat 2015) Consumo de Energia Elétrica na Europa [TWh] Produção de Energia - Eólicas em terra [TWh] Quota - Eólicas em terra Produção de Energia - Eólicas no mar [TWh] Quota - Eólicas no mar 2769,9 254,43 9,2 % 29,59 1,1 % Como se pode constatar a energia eólica contribuiu para cerca de 10,3 % das necessidades energéticas da U.E. Salientando-se também o facto da energia eólica no mar já produzir cerca de 10 % da energia eólica total. A previsão do crescimento da energia eólica para o período de 2015 a 2019, de acordo com as expetativas da GWEC pode ser observada na figura 7. Fig. 7 – Previsões para o crescimento da Energia Eólica para o período 2015 a 2019, adaptado de (GWEC 2015) Da figura anterior é possível observar que:  O continente asiático apresentará o maior crescimento (114 GW);  A Europa continuará a aposta na energia eólica, instalando cerca de 60 GW;  O crescimento previsto até 2019 representa um acréscimo de cerca de 80 % da potência instalada até ao final de 2014 (2014 – 369,6 GW; 2019 – 666 GW); Dando atenção para a Energia Eólica no mar na Europa, é possível observar no quadro 4 a distribuição por país do número e da potência dos parques eólicos no mar que se encontravam completamente ligados à rede no final de 2014. 2015 2016 2017 2018 2019 Médio Oriente e África 4,0 6,0 9,0 12,0 16,0 Pacífico 4,9 5,4 6,4 7,4 8,4 América Latina 12,5 17,0 22,0 27,5 33,5 América do Norte 87,1 95,1 103,1 112,1 122,1 Europa 146,5 159,5 173,0 188,0 204,0 Ásia 168,0 195,5 223,5 252,5 282,0 0 100 200 300 400 500 600 700 P.T. [GW] Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 12 Quadro 4 – Número de Parques Eólicos (P.E.) e capacidade total (C.T.) na Europa (EWEA 2015b) País GB DK DE BE NL SW FI IE ES NOR PT Total N.º de P.E. 24 12 16 5 5 6 2 1 1 1 1 74 C.T. (MW) 4494 1271 1049 712 247 212 26 25 5 2 2 8045 % Quota 55,9 15,8 13,0 8,9 3,1 2,6 0,3 0,3 0,1 0,0 0,0 - Como é possível observar, os parques eólicos no mar, apenas são significativos em quatro países (Reino Unido, Dinamarca, Alemanha e Bélgica), sendo que mais de metade da potência se encontra no Reino Unido. Tal pode ser explicado por fatores internos a esses países, tais como a existência de uma legislação estável e clara, apoios e incentivos por parte do governo, interesse do público e das empresas nos projetos. Em fevereiro de 2015, encontravam-se em construção ou em comissionamento dez projetos, com uma potência total de 1,17 GW. Estes projetos apenas decorrem em três países (Reino Unido, Alemanha e Países Baixos), sendo a distribuição observada na figura 8. Fig. 8 – Parques Eólicos no mar em construção ou em comissionamento na Europa, adaptado de (Garlick e Aukland 2015) Contudo o potencial planeado na Europa para o aproveitamento da energia eólica no mar é muito superior ao atualmente instalado, como é visto na figura 9, é possível observar a potência planeada por alguns países. Alemanha; 880 MW; 75% Países Baixos; 129 MW; 11% Reino Unido; 165 MW; 14% Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 13 Fig. 9 – Potência planeada para parques eólicos marítimos em alguns países da Europa (Garlick e Aukland 2015) 2.5. MOTIVOS DA ESCOLHA PELA ENERGIA EÓLICA A energia eólica apresenta várias vantagens face a outros recursos energéticos. Tong (2010, p. 4) refere os seguintes motivos:  Comparada com os combustíveis fósseis, como o petróleo, gás e carvão, a energia eólica não emite gases poluentes, explora um recurso ilimitado e gratuito que se encontra disponível em grande parte do globo.  Comparada com a energia nuclear, a energia eólica não produz resíduos radioativos.  Comparada com a energia fotovoltaica, a energia eólica apresenta um menor custo de produção por kWh. Outros motivos para a aposta na energia eólica podem passar por incentivos à produção de energia “verde” e pelo financiamento, recorrendo, por exemplo, a fundos europeus. Para além dos motivos acima referidos, a energia eólica apresenta algumas virtudes:  Redução da dependência energética. Ao explorar um recurso endógeno, natural e abundante é possível diminuir as importações de energia e, ao mesmo tempo, produzir eletricidade a um preço menos dependente do exterior.  Apesar de necessitar de uma grande área de implantação, apenas uma pequena fração é realmente ocupada pela infraestrutura de um parque eólico terreste e, pode coexistir com outros usos como a agricultura ou o pastoreio. No entanto a energia eólica também apresenta alguns aspetos negativos, abaixo apresentados: Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 14  Impacto na vida selvagem, especialmente sobre as aves (Drewitt e Langston 2006) e sobre os morcegos (Kunz et al. 2007). Um parque eólico também cria alterações nos habitats, cuja magnitude depende em grande parte do local de implantação.  Impacto na vida das pessoas. O primeiro aspeto negativo apontado por muitos é o impacto visual gerado pelos aerogeradores. Estas estruturas devido às suas dimensões são observáveis a grandes distâncias. Outro impacto importante, principalmente junto a áreas habitacionais, é o impacto sonoro, gerado pelo funcionamento do aerogerador. O funcionamento do aerogerador pode também originar um fenómeno, que provoca desconforto visual, causado pela sombra intermitente das pás (“shadow flicker”).  Impactos económicos negativos. A existência de um parque eólico gera uma depreciação do valor das propriedades presentes nas imediações (Gibbons 2015), sendo um dos aspetos apontados pelas populações contra a energia eólica (Jobert, Laborgne, e Mimler 2007).  Flutuação da produção. Ao contrário de outros recursos energéticos, a produção é dependente da velocidade do vento. Originando variação da produção ao longo do ano e mesmo ao longo do dia.  Para o caso específico da energia eólica marítima (“offshore”), existem aspetos negativos particulares (Snyder e Kaiser 2009), como o perigo à navegação, conflitos com a indústria piscatória, impactos sobre mamíferos marinhos e o elevado custo de um parque eólico marítimo. Investir na energia eólica requer uma exaustiva ponderação de todos os aspetos (económicos, legais, sociais, ambientais, técnicos). No entanto, os pontos positivos da energia eólica ultrapassam os pontos negativos, como é comprovado pela evolução da energia eólica (Fig. 4). Com o crescimento global da procura de energia (Fig. 10) e com o declínio da popularidade de certas fontes energéticas, como o petróleo e o carvão (fontes não renováveis) ou a fissão nuclear, originou um aumento da procura de outras fontes renováveis para suprir a procura. Para responder a essa necessidade, a energia eólica tem sido uma das principais soluções para a geração da energia necessária. Fig. 10 – Representação da procura mundial de energia em 2007 (esquerda) e em 2030 (direita) (Casla 2008) A energia eólica encontra-se atualmente, na sua grande maioria, em parques eólicos situados em terra. Contudo a grande popularidade tem criado alguns problemas um pouco por todo o mundo. Os principais problemas estão ligados com a “falta de espaço” para o desenvolvimento de novos parques (Esteban et al. 2011) e à oposição das populações (Jones e Richard Eiser 2010). Por essas razões a construção de parques eólicos marinhos é cada vez mais uma opção viável e apetecível. A tendência para a construção destes parques é cada vez mais afastado da costa e em zonas mais profundas (Patel 2005; Bilgili, Yasar, e Simsek 2011). Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 15 O desenvolvimento de parques eólicos no mar apresenta vantagens comparativamente com os situados em terra: disponibilidade das áreas necessárias para o desenvolvimento de projetos de grande escala, redução ou eliminação do impacto visual, eliminação do impacto sonoro, velocidade média do vento superior e com uma menor turbulência. Mas também tem associado alguns aspetos negativos, como: um custo superior (por exemplo das fundações, infraestrutura elétrica, instalação, projeto, licenciamento) que aumenta com a profundidade e distância à costa (EEA 2009, p. 39) e as atividades de operação e manutenção que são mais difíceis e onerosas. É esperado um gradual amadurecimento das tecnologias envolvidas, do ganho de experiência dos intervenientes e da diminuição dos custos a níveis mais competitivos, que os parques eólicos marítimos sejam mais comuns e deste modo ganhem uma maior relevância no “mix energético”. Como é possível observar na figura 11, que representa uma projeção da evolução do setor energético na Alemanha até ao ano de 2030. Fig. 11 – Evolução da produção de energia elétrica oriunda de fontes renováveis, para a Alemanha até 2030. Adaptado de (Nitsch 2008) 2.6. FASES DE PARQUES EÓLICOS O desenvolvimento de um parque eólico é um processo moroso, demora vários anos desde que é iniciada a prospeção por um local até ao momento em que é iniciada a produção de energia elétrica. Para uma melhor compreensão é necessário ter em conta as fases do desenvolvimento de um parque eólico. De forma muito sucinta é possível dividir o processo em três fases: 1. Desenvolvimento 2. Construção 3. Operação e Manutenção Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 16 O Desenvolvimento de um parque eólico está ligado à criação de valor. Procurando novos locais para a construção de parques eólicos, realizando todo o processo de licenciamento. A fase seguinte é a Construção. Nesta fase é concretizado o projeto, tendo em atenção o prazo, o custo pretendidos. A Operação e Manutenção é a fase mais longa da vida útil de um parque eólico, tendo como objetivo manter a produtividade. A cada uma das fases correspondem equipas de trabalho multidisciplinares com competências diferentes contudo, mantendo uma troca de informação permanente. É necessário salientar que a duração destas fases são diferentes das encontradas numa obra típica de construção civil. Para completar o Desenvolvimento de um empreendimento em terra é requerido 2 a 3 anos, já a Construção decorre num período mais reduzido, geralmente menor do que 1 ano. A Operação e Manutenção de um parque eólico decorre durante um longo período, geralmente 20 anos. 2.6.1. DESENVOLVIMENTO A primeira fase do desenvolvimento de um parque eólico é encontrar um local apropriado. A definição apropriado para um parque eólico significa atender aos seguintes aspetos:  Vento em quantidade e qualidade. Numa primeira fase esta análise é baseada na experiência, mas também pode recorrer a estudos como mapas de vento (Fig. 12) ou a dados de estações meteorológicas existentes. O local também deve apresentar uma orografia e envolvente favorável (por exemplo, uma planície sem obstáculos relevantes ou o topo de uma colina);  Afastado de zonas habitacionais, para que o parque não afete os residentes. Geralmente este afastamento é ditado por limites do nível sonoro (dB(A)) ou por uma distância mínima, dependendo do país;  Perto da rede de distribuição de média ou alta voltagem. A ligação a estas redes é mais um encargo para o projeto, sendo que para pequenos projetos não é economicamente viável que as ligações sejam muito extensas;  Situado em zonas onde a rede de distribuição seja expectável possuir capacidade para receber a energia. A melhoria da rede para acomodar a energia será mais um encargo para o parque;  O parque não pode estar em áreas protegidas (como a Rede Natura 2000) e, preferencialmente, deverá estar prevista no planeamento urbanístico a construção deste tipo de infraestrutura. A ausência de qualquer um desses pontos acima referidos inviabiliza essa possível localização. Para realizar esta avaliação é fundamental visitar os locais, sendo preferível que as visitas sejam realizadas por um profissional com experiência para fazer uma correta leitura do local. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 17 Fig. 12 - Mapa de Vento para o Estado da Califórnia (NREL 2014) Com base nas características do local é realizado um estudo preliminar onde é feito um primeiro esboço do parque. De seguida, é necessário proceder à identificação das áreas possivelmente afetadas, com base no estudo preliminar, e contactar os proprietários de forma a negociar um acordo para a obtenção dos direitos sobre as propriedades necessárias. Desta forma, são asseguradas as terras, reduzindo o risco do projeto ser inviabilizado numa fase mais avançada devido à oposição dos proprietários. Também deverá ser instalada uma estação meteorológica, para tal é preciso obter as autorizações necessárias para a sua instalação (como a licença de construção). O objetivo da estação meteorológica é caracterizar as propriedades do vento no local. Através das medições é possível obter o registo da velocidade média e a direção média para intervalos de tempo definidos, a pressão atmosférica, a temperatura e a velocidade máxima da rajada de vento. O passo seguinte é realizar uma análise à viabilidade do parque. Este estudo aborda os seguintes aspetos: Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 18  Investimento inicial necessário para a aquisição dos aerogeradores e da restante infraestrutura requerida, mais os custos indiretos (ligados ao desenvolvimento do projeto);  Custos anuais (Manutenção, Reparações, Seguros, Aluguer dos terrenos e Contigências);  Produção de Energia Esperada (com base nos resultados da campanha de medições), Com estas previsões é feita a análise da viabilidade para vários cenários (diferentes custos da energia e períodos de retorno). Se da análise forem obtidos resultados satisfatórios o desenvolvimento pode prosseguir. O passo seguinte é a realização do Estudo de Impacto Ambiental. Este estudo é necessário para obter a licença de construção. Decorrendo ao longo de um período nunca inferior a um ano, analisando exaustivamente o impacto da construção do parque no ambiente e na comunidade. O EIA está tipicamente dividido em seis partes distintas, apresentadas na seguinte lista:  Âmbito. Identifica as questões ambientais e os efeitos que precisam de maior detalhe. A definição do âmbito do estudo é da responsabilidade de um organismo com competência no assunto;  Estudo Base. Avaliação do estado atual do local, referindo as alterações já provocadas pelo Ser Humano;  Previsão e Avaliação dos Efeitos;  Mitigação;  Declaração Ambiental;  Metodologia de Avaliação Geral. Concluído o estudo é possível obter uma decisão ambiental por parte do organismo competente. Com uma decisão favorável é possível requisitar a licença de construção, para tal é preciso preparar um conjunto de documentos para que seja avaliada a conformidade, por exemplo com o plano urbanístico. Os documentos a apresentar são os seguintes:  Decisão Ambiental;  Comprovativos dos direitos sobre as propriedades;  Anteprojeto (Termo de Responsabilidade, Declarações da habilitação dos projetistas para os diferentes projetos, projeto das diferentes especialidades);  Termos e Condições de ligação à rede; Em toda a União Europeia o processo de decisão é baseado na obtenção de dois documentos: a licença de construção e a obtenção dos termos e condições de ligação à rede. Variando contudo, os documentos e os estudos/análises necessários. A equipa responsável pelo desenvolvimento não se limita apenas às tarefas acima referidas. Referemse mais algumas tarefas: A negociação dos termos e condições da ligação à rede, fundamentais para a obtenção de financiamento e da licença de construção. O acordo de ligação entre a empresa de distribuição e o produtor é rápido se os termos e condições de ligação à rede ainda estiverem dentro da validade prevista. Neste acordo são definidos aspetos como data a cumprir para a ligação, o valor da caução a pagar pelo produtor, a divisão dos custos de ligação do parque à rede de distribuição pelas partes. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 19 O Financiamento é outro assunto tratado no desenvolvimento. Devido às grandes quantias envolvidas neste negócio seria difícil construir um parque sem recorrer a financiamento. Os financiamentos podem surgir de bancos, investidores, empresas do setor ou recorrendo a fundos comunitários. A fase de desenvolvimento de um parque eólico no mar é em tudo semelhante ao relatado anteriormente existindo, no entanto, algumas diferenças ligadas aos estudos e pareceres necessários para o licenciamento. Um entrave encontrado em alguns países, como o caso da Polónia, é a inexistência ou inadaptação das leis à realidade da energia eólica no mar e a falta de vontade política para resolver a questão, fazendo com que este vazio legal seja um travão ao desenvolvimento. 2.6.2. CONSTRUÇÃO Do ponto de vista das empresas ligadas ao desenvolvimento, a fase da construção está ligada à preparação do concurso, seleção de empreiteiros, acompanhamento da construção, receção provisória e a obtenção de licenças necessárias para a venda da energia. Antes de lançar-se o concurso de construção é necessário definir o tipo de contratação pretendido pela empresa. Essa definição é ponderada tendo em conta a dimensão da empresa e da experiência possuída. No setor da energia eólica há duas grandes filosofias para a contratação, o contrato único, como o EPC - Engineering, Procurement and Construction; ou o EPCI - Engineering, Procurement, Construction and Installation; (contrato único, a gestão da obra fica a cargo do empreiteiro) ou dividir o empreendimento em vários contratos (multi-contracting), como o BOP – Balance of Plant; e o TSA – Turbine Supply Agrement; sendo que esta última estratégia requer a gestão ativa de todo o processo. Ao dividir em vários contratos o risco aumenta, mas é conseguido uma redução do custo total (pois no contrato único, o risco acrescido para o empreiteiro é traduzido numa margem para cobrir esse risco). O contrato BOP, na construção de parques eólicos, refere-se a dois tipos distintos de trabalho: trabalhos de construção civil e trabalhos elétricos. O primeiro é referente aos trabalhos como a construção de acessos, drenagens, plataforma de trabalho, fundações, valas de cabos e edifício de controlo. O segundo é destinado a todos os trabalhos elétricos que não estejam no âmbito do contrato TSA. O contrato TSA é estabelecido com o fabricante dos aerogeradores (OEM) e cobre o equipamento, transporte, montagem e comissionamento dos aerogeradores. Para a hipótese da empresa optar pela realização de vários contratos são elaborados e detalhados os diferentes projetos de execução (Memória Descritiva e Justificativa, Medições e Mapas de Quantidades de trabalhos, Condições Técnicas Gerais e Especificas e as Peças Desenhadas). O passo seguinte é a preparação do concurso (articulado, documentos para os concorrentes, informações das diferentes datas limite), sendo depois adjudicada e consignada a obra. Iniciados os trabalhos de construção é necessário fazer a gestão técnica da empreitada, importante para garantir a conformidade e a qualidade dos trabalhos, bem como a realização das medições necessárias para os pagamentos interinos. Caso o promotor (“developer”) opte por um contrato EPC (também designado por “chave na mão” ou turnkey), por exemplo por não possuir o conhecimento necessário, o promotor transfere parte do risco a que está exposto para o empreiteiro geral, como referido a cima. O empreiteiro geral responsabilizase a entregar no prazo estabelecido contratualmente, dentro do custo acordado e garantido que o Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 26 A correta construção da fundação é muito importante para a turbina eólica. Na sua construção é incluído um anel metálico (Fig. 18) que fará a ligação à torre, onde qualquer imperfeição no nivelamento desta peça poderá resultar num desvio considerável no topo, que no caso de superar o valor máximo permitido para o desvio (cerca de 0,5º) poderá afetar o funcionamento do aerogerador. Fig. 18 – Anel de Ligação Na realização de uma fundação mais simples (fundação direta) estão envolvidas as seguintes operações, abaixo listadas:  Escavação até à cota necessária, levando a depósito os sobrantes que não irão ser reutilizados;  Aplicação de camada de betão de limpeza;  Colocação do anel de ligação;  Armação dos varões de aço;  Colocação das cofragens;  Betonagem da fundação;  Depois da cura do betão até à resistência mínima necessária é procedido ao enchimento e compactação do solo da fundação. 3.2.2. TORRE Este elemento é fundamental para qualquer aerogerador, trata-se de um elemento estrutural que alberga no seu interior alguns componentes, contudo as suas elevadas dimensões podem fazer com que este possa custar até cerca de 20% do custo total de uma turbina (Hau 2006, p. 421). O tipo de torre com maior sucesso é a torre tubular em aço (Fig. 19). Esta solução apresenta algumas vantagens, sendo que a primeira é a facilidade de fabrico, a segunda é a facilidade de transporte pois, por exemplo, para alturas de 90 m a torre é transportada em três seções e a terceira é a facilidade de montagem em obra bastando apenas aparafusar as seções. Contudo este tipo de torre apresenta algumas limitações, para alturas superiores a 100 m, uma vez que o diâmetro das secções inferiores tende a ser superior a 4 m, originando problemas ao transporte por via terrestre. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 27 Fig. 19 – Processo de Montagem da Torre de um aerogerador Senvion MM92 Existem outros tipos de torres que foram maioritariamente usadas nos primeiros anos do desenvolvimento da energia eólica, como por exemplo as torres treliçadas ou reticuladas, as torres de betão pré-fabricadas e com pré-esforço, as torres de aço com tirantes (semelhantes às antenas de rádio) ou torres mistas de aço e betão. As torres mistas de aço e betão (Fig. 20) são utilizadas em grande parte pelo fabricante de aerogeradores Enercon. Este tipo de torre não apresenta a mesma limitação ao transporte, referida para as torres tubulares de aço, pois a seção inferior é constituída por várias peças pré-fabricadas de betão. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 28 Fig. 20 – Linha de produção de torres (mistas) da ENERCON em Viana do Castelo (ENEOP 2009) 3.2.3. CABINE A cabine, também designada por “nacelle”, é onde se encontram alojados grande parte dos componentes de uma turbina eólica (Fig. 21), com o objetivo de os proteger dos elementos (como a chuva, o vento e gelo). Grande parte da cabine é construída à base de fibra de vidro (GFRP – Glass fiber Reinforced Polymer) (Tong 2010, p. 231) e é unida a um “chassis” em aço que suporta as cargas dos componentes. Por exemplo, para a turbina Siemens SWT-3.6-107 a cabine completa pesa cerca de 125 toneladas (Siemens Wind Power A/S 2011). Dentro da cabine é possível encontrar diversos sistemas, como o sistema de transmissão (veios e engrenagens), o gerador, diversos sensores, sistemas de controlo, sistema de arrefecimento e cablagem. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 29 Fig. 21 - Esquema da Cabine do aerogerador SWT-3.6-107 (Siemens Wind Power A/S 2011, p. 7 e 8) 3.2.4. ROTOR O rotor (Fig. 22) é constituído pelo cubo (“hub”) e pelas pás (“blades”). Por exemplo, a turbina Siemens SWT-3.6-107 apresenta um rotor com diâmetro de 107 metros e um peso de 95 toneladas (Siemens Wind Power A/S 2011, p. 8). Este elemento é responsável por converter a energia cinética do vento num movimento de rotação, transmitido pelo sistema de transmissão ao gerador. Fig. 22 – Elevação do Rotor (Linkhorn 2012) O cubo é fabricado através da técnica de fundição usando aço dúctil (Fig. 23), resultando numa massa entre oito a dez toneladas para a turbina eólica genérica de 2 MW (AWEA 2013), o que faz deste elemento um dos mais pesados da turbina. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 30 Fig. 23 - Sistema do Cubo completo (TEMBRA GmbH & Co. KG [s.d]) As pás (Fig. 24) são um componente estratégico para muitos fabricantes de turbinas eólicas, pelo que muitos deles fabricam as suas próprias pás, estando disponíveis em diversas envergaduras e formatos, otimizadas para as condições específicas do local de instalação. Fig. 24 – Conjunto de Pás de um aerogerador Senvion MM92 A sua construção é feita através de materiais laminados, como os compósitos, madeira de balsa, fibra de carbono ou fibra de vidro. A sua construção é um trabalho na sua maioria manual, recorrendo a mão-de-obra muito especializada, pois a qualidade do produto final depende em grande parte da mãode-obra empregue. As pás também representam um desafio logístico (Fig. 25), pois para além de serem frágeis, as suas dimensões podem ser um entrave ao seu transporte. Este fator é um entrave à aplicação de turbinas com maior potência em terra, pois o transporte por terra em muitos locais seria impossível. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 31 Fig. 25 – Transporte por via terrestre da Pá de um aerogerador (Siemens AG 2012) 3.2.5. ACESSOS, PLATAFORMAS DE TRABALHO E VALAS 3.2.5.1. Acessos Um parque eólico tende a ser construído afastado de zonas habitadas (cerca de um quilômetro) ou em locais isolados. Este maior ou menor afastamento implica maiores ou menores trabalhos de preparação com a criação de acessos. Os acessos são fundamentais devido à necessidade de movimentar um grande número de equipamentos e todos os componentes do aerogerador. Os acessos são planeados desde uma fase embrionária do projeto, estando o seu traçado longitudinal completamente definido aquando o Anteprojeto (salvo raras exceções) uma vez que fazem parte do processo de licenciamento. Na conceção dos acessos são considerados fatores como:  Condicionantes presentes no local (edifícios, cursos de água);  Disposição dos aerogeradores no parque;  Diferentes propriedades e os respetivos proprietários;  Largura das vias e a condição da superfície das mesmas. Contudo, com a existência de caminhos não é garantido a ausência de trabalhos, pois estes podem não ter capacidade para suportar as cargas a transportar. Neste caso, essas estradas terão de sofrer trabalhos de reforço. Onde não existe nenhum caminho de acesso, como, por exemplo, junto das turbinas eólicas, é necessário construir os mesmos para que seja possível a movimentação de cargas e de equipamentos. Esses acessos têm de cumprir determinados critérios de desempenho (como a capacidade resistente mínima, a inclinação transversal máxima e a drenagem da via) e características geométricas (como o raio de curvatura mínimo, a largura mínima da via e da berma e drenagem), bem como a sua construção ser pouco dispendiosa e rápida, ao mesmo tempo tem que aguentar o tráfego durante a construção sem grandes danos e, requerer baixa manutenção durante a vida útil do parque. A solução usada para estes troços são estradas de terra batida (Fig. 26) com uma camada superficial com aproximadamente 25 cm de agregado britado de granulometria extensa devidamente compactado. Estes acessos na sua conceção têm que ter em atenção aspetos como os raios de curvatura mínimos Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 32 para o transporte das cargas, as inclinações máximas que podem ser implementadas, a drenagem da via e das laterais. Fig. 26 – Construção de acessos (CJRWind 2014a) 3.2.5.2. Plataformas de Trabalho A montagem de uma turbina eólica requer junto desta uma plataforma estável para as gruas operarem com segurança (Fig. 27). A título exemplificativo, para uma turbina genérica de 2 MW é requerido uma área de aproximadamente 1125m2 (25 metros por 45 metros) dependendo do tipo de aerogerador, do equipamento de elevação usado e dos meios auxiliares necessários. A disposição típica desta plataforma pode ser vista na figura 28. Fig. 27 - Construção da Plataforma de Trabalho (CJRWind 2014b) Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 33 Fig. 28 – Exemplo da disposição da Plataforma de Trabalho (ERM 2006) A construção desta plataforma é em tudo semelhante aos acessos, tendo que responder aos mesmos requisitos., sendo o mais preponderante a compactação do solo e das diferentes camadas. É preciso salientar que estas plataformas são construídas depois da construção da fundação e do enchimento (“backfilling”) até à cota necessária. 3.2.5.3. Valas A abertura de valas é necessária para colocar diversos cabos, como os cabos que ligam as turbinas à subestação elétrica ou para a ligação dos cabos de fibra ótica necessários para efetuar o controlo e monitorização das máquinas. As valas também são úteis para a redução do impacto visual do parque eólico, evitando a existência de diversos cabos em linhas aéreas. Estas valas são usualmente instaladas paralelamente aos acessos e pontualmente existem locais de atravessamento sob as vias. As dimensões típicas para estas valas é 1 m de profundidade por 0,4 m de largura, assentando numa camada de areia (Fig. 29). Nas travessias o cabo é reforçado, passando-o pelo interior de um tubo de PVC. De forma muito geral e resumida a execução das valas compreende as seguintes operações (por ordem da execução) (Pinho 2008):  Abertura da vala, com a profundidade e largura necessária;  Colocação de uma camada de areia (“cama de areia”);  Colocação cuidada do cabo de média tensão (por exemplo 20 kV) na vala;  Recobrimento do cabo com uma camada de areia, com a maior brevidade possível a fim de proteger o frágil cabo de queda de pedras ou de outros objetos capazes de danificar (ou “ferir”) o isolamento;  Colocação de fita sinalizadora;  Enchimento da vala com terras sobrantes e a uma cota superior são colocadas placas de sinalização; Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 34  Na superfície para marcar o percurso dos cabos são colocados espaçadamente mecos sinalizadores. Fig. 29 – Vala para passagem de cabos de média tensão (Miceli 2012) Um aspeto a salientar sobre a execução destas valas é o fato de decorrerem durante a execução dos acessos, isto é, depois de colocada a primeira camada dos acessos (sub-base) são iniciados os trabalhos com as valas, drenagens, atravessamentos de cabos existentes nos acessos. Depois de concluídos é então colocada e instalada a camada final dos acessos. 3.2.6. SUBESTAÇÃO ELÉTRICA E EDIFÍCIO DE COMANDO A subestação elétrica (Fig. 30) é constituída por dois grandes grupos de trabalhos. O primeiro são trabalhos de construção civil e o segundo são os fornecimentos e montagem de equipamentos elétricos. Fig. 30 - Subestação Elétrica (Anderson 2012) Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 35 As obras de construção civil incluem a construção de um edifício com duas áreas distintas, uma para controlo do parque e outra dedicada à subestação. Também é necessário a construção de acessos, vedações, arranjos exteriores, drenagens, fossa para recolha de óleo dos transformadores, carris para o transformador, realização de fundações para o transformador e de outros elementos. O fornecimento de material elétrico incluí o transformador principal e os restantes materiais necessários, cabos elétricos (para a rede interna de média tensão, sistema de terras, etc.), material necessário para o edifício de controlo (por exemplo sistema de automação do parque, sistema de vigilância, sistema de segurança contra intrusão, sistema de contagem, ligação à internet, etc.). 3.2.7. EXEMPLOS DE PARQUES EÓLICOS A construção de parques eólicos em terra já atingiu a plena maturidade. Ao longo destes últimos anos a tecnologia evoluiu e resolveu os principais problemas, aumentando a fiabilidade, o rendimento, entre outros aspetos. Deste modo foi conseguido uma redução do custo desta tecnologia. Também as empresas ligadas à construção, ao projeto e todos os intervenientes na cadeia logística obtiveram o conhecimento que ajuda a reduzir os riscos e incertezas deste modo baixando os custos. Os parques eólicos apresentam dimensões muito diferentes, esta disparidade surge de condicionantes como o espaço disponível, a capacidade da rede de distribuição ou a capacidade financeira das empresas promotoras. São apresentados de seguida dois exemplos de parques eólicos em terra. 3.2.7.1. Exemplo A: Parque Eólico em Rymanów O primeiro exemplo é o Parque Eólico em Rymanów (“Farma Wiatrowa w Rymanowie”), situado no sul da Polónia. Este parque foi desenvolvido pela Martifer Renewables, sendo atualmente propriedade da empresa IKEA. Encontra-se em operação desde 2013, com uma potência nominal de 26 MW, obtida através de 13 aerogeradores REPower MM92. A construção deste parque (fundações, acessos, subestação elétrica) esteve a cargo da empresa CJRWind, através de um contrato BOP (“Balance of Plant”). Segundo informações presentes no portal da empresa, os trabalhos tiveram uma duração de 300 dias. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 42 Fig. 36 – Esquema de aerogerador com fundação por gravidade (Peire, Nonneman, e Bosschem 2009) Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 43 3.3.1.2. Fundação por Estaca Única Este tipo trata-se da solução mais comum a ser utilizada para a fundação (Fig. 37). A estabilidade é garantida pelo atrito das paredes laterais com o solo. É a solução mais “simples” que é concretizada com painéis de aço soldados, resultando numa estrutura tubular com diâmetro a rondar os seis metros e espessura variável. A sua aplicação está limitada a profundidades até 25 m, para profundidades maiores este tipo de fundação começa a ter problemas ligados ao comportamento dinâmico da estrutura. Fig. 37 – Representação esquemática de estrutura de suporte por estaca única, adaptado de (Intelligent Energy 2009?b) O transporte é possível de ser feito através de diversos meios, como por exemplo com uma barcaça e um rebocador, desde o fabricante até ao porto onde se situa o estaleiro da obra. Outra hipótese existente é o transporte ser feito diretamente do fabricante até ao local de instalação onde é então transferido para a embarcação responsável pela instalação destas fundações. Este tipo de fundação não requer, na maior parte dos casos de uma preparação prévia do local de instalação, o que a torna competitiva, uma vez que reduz o volume de trabalhos abaixo da linha de água e o processo de instalação é relativamente rápido. A sua instalação requer uma embarcação que contém equipamento especializado para a cravação dependente das condições geotécnicas do local de instalação, mas que se resumem a duas alternativas. A primeira alternativa é aplicada apenas a solos, onde a instalação é realizada através de precursão com um martelo hidráulico (Fig. 38). A segunda alternativa é aplicada a fundos rochosos, onde é necessário proceder à perfuração prévia do fundo ou então recorrer a explosivos, em que de seguida é instalada a estaca. Para realizar a ligação entre o furo e a fundação é injetado uma calda de cimento para concretizar esta união (“grouting”, usando por exemplo Ducorit®), selando a estaca com o fundo rochoso envolvente. Contudo é preciso salientar os impactos causados durante a cravação. Durante este processo são produzidos ruídos na ordem dos 160 dB. Este nível sonoro para além de ser perigoso para os trabalhadores, representa um possível impacto na fauna. Este impacto negativo tem sido alvo de soluções de mitigação do impacto ambiental. Uma das soluções passa pela criação de uma cortina de Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 44 bolhas de ar comprimido, a outra solução é a criação de uma ensecadeira temporária, onde o espaço entre a estaca e o caixão é bombeado, criando assim uma barreira de ar que funciona como barreira à propagação do som. Depois de concluída a cravação da estaca é instalada uma proteção contra a erosão, que é causada pelas correntes marinhas, baseada num manto de rocha britada assente sobre uma camada de filtro (como visto no ponto anterior). O passo seguinte na construção de um aerogerador é a instalação da peça de transição. Este elemento faz a ligação da estrutura de suporte com a torre que suporta o aerogerador. Fig. 38 – Instalação da fundação por estaca (London Array Limited 2013) As principais vantagens deste tipo de fundação são:  Facilidade de fabrico;  Facilidade de transporte;  Custo inferior às outras alternativas;  Não necessita de preparação do fundo marinho. As principais desvantagens deste tipo de fundação são:  Necessidade de proteção contra a erosão;  Impacto ambiental causado durante a sua instalação;  Impossibilidade de aplicar às turbinas de maiores dimensões;  Não aplicável a profundidades elevadas. No total, na Europa, foram instaladas até o final de 2014, 2301 fundações deste tipo (78,8% do total). Durante o ano de 2014, foram instaladas 406 fundações deste tipo (EWEA 2015b). 3.3.1.3. Fundação por Tripé Este tipo de fundação (Fig. 39) não é uma solução corrente tendo surgido na indústria petrolífera, contudo é uma das soluções aplicáveis para maiores profundidades, onde a fundação por gravidade ou por estaca não são viáveis e para maiores cargas devido à sua maior estabilidade inerente. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 45 Fig. 39 – Representação esquemática de estrutura de suporte por tripé, adaptado de (Intelligent Energy 2009?c) Trata-se de uma estrutura complexa e de grandes dimensões, constituída por um tubo central que faz ligação à torre, a três contraventamentos diagonais e a três mangas metálicas através dos quais são inseridas estacas, que fixam a estrutura ao solo, estabilizando-a. Estas estacas são de menor diâmetro e comprimento inferior às necessárias para uma fundação por estaca única, sendo o processo de cravação idêntico. A união entre o tripé e as estacas é realizada pela injeção (“grouting”) de argamassas elaboradas especificamente para este fim. A estrutura depois de fabricada em terra é colocada numa barcaça (Fig. 40) que depois é transportada até ao local de instalação ou ao porto onde se encontra o estaleiro. No local de instalação é então cuidadosamente baixada até á posição final, com a ajuda de veículos operados remotamente. Este tipo de fundação não requer uma grande preparação do fundo e ao mesmo tempo não possuí grandes problemas ligadas com a erosão mas, devido às suas dimensões requer equipamentos de elevação especializados. Fig. 40 – Transporte das fundações por tripé (Geniusstrand 2009) As principais vantagens deste tipo de fundação são:  Estabilidade e Resistência;  Aplicáveis a maiores profundidades e a maiores aerogeradores; Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 46  Baixos problemas com erosão. As principais desvantagens deste tipo de fundação são:  Complexidade e custo de fabrico;  Complexidade logística em lidar com grandes quantidades;  Necessidade de realizar uma ligação entre a fundação e as estacas (“grouting”). No total, na Europa, foram instaladas até o final de 2014, 137 fundações deste tipo (4,7% do total). Durante o ano de 2014, foram instaladas 4 fundações deste tipo (EWEA 2015b). 3.3.1.4. Fundação por Treliça Este tipo de fundação trata-se de uma estrutura reticulada (Fig.41) que usa perfis tubulares de aço. É usada para profundidades maiores em aerogeradores de maiores dimensões ou nas subestações marítimas. Fig. 41 – Representação esquemática de estrutura de suporte por treliça, adaptado de (Intelligent Energy 2009?d) A fixação ao solo é realizada através de estacas, existindo dois métodos alternativos. O primeiro método é as estacas serem instaladas antes da fundação. O segundo método é as estacas serem cravadas depois da instalação da fundação, sendo a ligação entre estes dois componentes garantidas pela injeção (“grouting”). Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 47 Fig. 42 – Instalação das estacas de fixação (Volker Stevin International 2006) As principais vantagens deste tipo de fundação são:  Elevada resistência face a momentos;  Aplicável a profundidades maiores às permitidas pelas fundações por gravidade ou por estaca única;  Estrutura de suporte rígida e estável. As principais desvantagens deste tipo de fundação são:  Estrutura de fabrico complexo devido ao elevado número de nós a serem soldados;  Não apropriada para zonas com gelo pois a área ao nível da linha de água é elevado; No total, na Europa, foram instaladas até o final de 2014, 137 fundações deste tipo (4,7% do total). Durante o ano de 2014, foram instaladas 36 fundações deste tipo (EWEA 2015b). 3.3.1.5. Fundação por Sucção Este tipo de fundação (Fig. 43) deriva da tecnologia da indústria petrolífera. Esta surgiu acerca de trinta anos e é usada para ancorar as plataformas petrolíferas no mar. O seu uso foi proposto para a fundação de turbinas eólicas no mar. Este tipo de fundação já foi utilizado para suportar um aerogerador de 3MW da Vestas, no Parque Eólico Frederikshavn (Dinarmarca). Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 48 Fig. 43 – Esquemas estruturais propostos para fundações por sucção (Houlsby, Ibsen e Byrne 2005) Apresenta algumas vantagens sobre as técnicas acima apresentadas, pois permite uma rápida instalação e ao mesmo tempo permite retirar a fundação de forma igualmente rápida. Contudo apresenta também algumas desvantagens, como por exemplo a aplicação limitada apenas a alguns tipos de solos. 3.3.1.6. Fundações Flutuantes As fundações flutuantes para a indústria das energias renováveis ainda encontram-se numa fase inicial do seu desenvolvimento. No entanto este tipo de fundação já é algo comum para a indústria petrolífera. Estas estruturas estão idealizadas para a exploração de zonas de maiores profundidades, impossíveis de serem economicamente viáveis com outro tipo de fundação. Existem diversos conceitos de fundações flutuantes (Musial, Butterfield, e Ram 2006) (Fig. 44) cada um com os seus aspetos únicos. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 49 Fig. 44 – Diversos conceitos de fundações flutuantes (Myhr, Anders, Catho Bjerkseter, Anders Ågotnes e Tor A. Nygaard 2014) As principais vantagens deste tipo de fundação são:  Possibilita exploração de zonas mais profundas;  Montagem do aerogerador e Ensaio de funcionamento em terra;  Fácil de retirar. As principais desvantagens deste tipo de fundação são:  Custo elevado;  Ocupa grandes áreas, impedindo outros usos (pesca); Exemplos deste tipo de fundação podem ser encontrado na Europa em dois modelos à escala real em funcionamento é o WindFloat (2 MW) (Maciel 2010), na costa portuguesa, e o HyWind (2,3 MW), na costa norueguesa. Este tipo de fundações requer um trabalho adicional para “fixar” o aerogerador no local designado, tal é conseguido com um sistema de ancoragens (“mooring”). No total, na Europa, foram instaladas até o final de 2014, 2 fundações deste tipo. Durante o ano de 2014, não foram instaladas quaisquer fundações deste tipo (EWEA 2015b). 3.3.2. TORRE A torre de um aerogerador no mar (Fig. 45) é semelhante ao em terra, apresentando maior proteção contra a corrosão, contudo no mar devido a diversos fatores a altura da torre não precisa de ser igual ao encontrado em terra, sendo regra geral menor (para aerogeradores semelhantes). As torres são regra geral produzidas em fábricas próximas de portos, pelo que o transporte até ao destino é feito por via marítima, sendo regra geral desnecessário os longos e dispendiosos transportes por via terrestre. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 50 Fig. 45 – Montagem de um aerogerador no mar – altura do cubo 69 m (Nysted Offshore Wind Farm 2006) Alguns tipos de fundação requerem um elemento de transição, como a fundação por estaca única, entre a estrutura de suporte e a torre. Esse elemento é designado por Peça de Transição (Fig. 46). Fig. 46 – Peça de Transição (RWE Innogy 2012) Uma vantagem da utilização deste elemento é a possibilidade de corrigir a não verticalidade da fundação aquando a sua instalação. A ligação com a fundação (Fig. 47) é realizada através da injeção de materiais comentícios desenvolvidos especificamente para este fim. Esta ligação tem aspetos particulares que foram motivados pela resolução de problemas encontrados em algumas das ligações. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 51 Fig. 47 – Pormenor da ligação entre a fundação e a peça de transição (DNV GL 2011) Na montagem deste elemento são incluídos vários componentes menores, como os “tubos J”, que facilitam as conexões elétricas da turbina, e as plataformas necessárias para facilitar a manutenção garantido um acesso seguro e uma plataforma de trabalho segura (Fig. 48). Fig. 48 – Plataforma de trabalho numa peça de transição (EWE AG 2012) 3.3.3. CABINE A cabine de um aerogerador marítimo é visualmente semelhante à encontrada em terra contudo apresentam dimensões superiores, tendo como função proteger os equipamentos contidos dentro desta considerando que o ambiente marinho é mais agressivo que o encontrado em terra. Um dos assuntos com maior relevância para a cabine de um aerogerador no mar é a impermeabilidade à água e a Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 58 3.3.7.3. Recursos Humanos Independentemente do tipo de obra, os recursos humanos são sempre importantes, uma vez que sem elas é impossível concretizar a obra. Na construção de um parque eólico marítimo podem estar envolvidas centenas de pessoas das mais diversas áreas profissionais, para a produção, planeamento, controlo, logística, segurança, apoio ou montagem. No entanto devido aos riscos associados a estes trabalhos, a formação em diversas áreas é fundamental para garantir a segurança de todos. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 59 4 DESAFIOS ENCONTRADOS, NA PERSPETIVA DA DIREÇÃO DE OBRA 4.1. ENQUADRAMENTO O papel da Direção de Obra, em qualquer tipo de obra, está centrado no planeamento, na preparação da obra, na gestão dos trabalhos e na resolução de conflitos (Coutinho 2013). De forma transversal a qualquer tipo de empreitada, para a preparação da obra a DO planeia os recursos produtivos, ou seja, deve rever o orçamento comercial e produzir o orçamento para a produção com base no mapa de tarefas e quantidades. No processo de “estudar” a empreitada deverá fazer uma revisão do projeto, isto é, analisar todos os documentos disponíveis procurando possíveis erros e omissões. Depois de compreendida a empreitada é então possível definir a estrutura produtiva da obra e realizar o planeamento. Outras tarefas passam pelo estudo da organização física do estaleiro de obra, organização geral administrativa e a organização do trabalho e chefias. Durante a empreitada a DO tem funções diversas como as ligadas à gestão dos recursos produtivos (Mão de obra, Materiais, Equipamentos e Subempreitadas), o controlo de prazos, o controlo de custos, a preparação dos trabalhos, a coordenação da equipa de obra, a gestão de alterações (trabalhos a mais, a menos ou extra, variantes, fornecedores ou subempreiteiros) e garantir a segurança e saúde dos trabalhadores. É preciso também realçar que algumas destas obrigações da DO podem ser delegadas a outras divisões da empresa, como por exemplo o apoio da divisão de serviços administrativos no cálculo de horas de trabalho e da remuneração. O papel multifacetado da Direção de Obra na construção de um parque eólico marítimo origina diversos desafios únicos a superar. Aproveitando os conhecimentos adquiridos com a pesquisa bibliográfica e aqueles resultantes do estágio, são apresentados os alguns dos desafios encontrados. 4.2. PREPARAÇÃO E PLANEAMENTO DA OBRA A Preparação e o Planeamento da Obra são de extrema importância para o correto andamento dos trabalhos, dentro dos prazos, dos custos e em segurança, de forma a respeitar os compromissos contratuais. A DO inicia este processo imediatamente após ser dada a decisão de adjudicação dos trabalhos para quais concorreu, para que esteja pronta no início dos trabalhos. Nesta fase a DO utiliza a documentação originada pelo processo de concurso, detalhando-a e preenchendo lacunas existentes, Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 60 o que implica a estreita colaboração com outros departamentos da empresa. A Preparação da Obra tem como objetivo adaptar o projeto à empreitada. Num primeiro momento na preparação da obra, a DO necessita de rever o projeto e o orçamento comercial. Na revisão do Orçamento Comercial (apresentado no concurso) é realizada uma análise com uma maior atenção ao projeto, avaliando as medições que estiveram na base do contrato, verificando a existência de tarefas omissas e por fim são atualizados e corrigidos os preços unitários das tarefas, substituindo os custos apresentados no concurso pelos custos reais das tarefas. Com base nesta revisão é preparada uma base de trabalho para os “Erros e Omissões” a apresentar ao promotor e para a elaboração do Orçamento para a Produção. Atividade Unidade Quantidade Preço Unitário Importância Ref.ª Designação Parcial Total Fig. 57 – Cabeçalho-tipo para o Mapa de Tarefas e Quantidades O Orçamento para a Produção trata-se da revisão do orçamento comercial e representa os custos reais que a empresa terá na realização da empreitada. Neste documento são colocadas de forma mais correta as tarefas necessárias, as quantidades e os preços unitários. Comparando os dois orçamentos é possível ver o lucro total esperado da realização da empreitada. O passo seguinte da DO é a criação do Mapa de Produção. Neste documento as tarefas apresentadas no orçamento de produção são decompostas nos quatro recursos produtivos básicos (Mão-de-obra, Materiais, Equipamentos e Subempreitadas). As subempreitadas já estão definidas em fase de concurso devendo a DO finalizar as negociações com os subempreiteiros escolhidos. Atividades Unidade Quantidade Mão-de-Obra Materiais Subempreiteiro Totais Ref.ª Designação Unitário Total Unitário Total Unitário Total Unitário Total Fig. 58 – Cabeçalho-tipo para o Mapa de Produção De seguida é realizado o plano de trabalhos, baseando-se no programa de trabalhos. Este programa depende de estratégia de contratação do promotor e do número de intervenientes. Dando o exemplo da construção de parques eólicos em terra, quando é optado pela realização de vários contratos, o programa de trabalhos é definido pelo promotor, no entanto quando é optado por um contrato EPC, o programa de trabalhos é definido pela empresa. No planeamento é definido o encandeamento das tarefas, a duração e os métodos e os meios de execução necessários. Geralmente o resultado deste planeamento é representado na forma de um gráfico de Gantt. No encadeamento a empreitada é dividida em tarefas elementares (existindo vários níveis de detalhe na divisão das tarefas), criando uma listagem das tarefas, e para as quais são definidas as relações entre as tarefas. Os cálculos da duração das tarefas são realizados a partir dos rendimentos, obtido por exemplo de tabelas técnicas ou de dados estatísticos da empresa. Relativamente aos Métodos e Meios, a DO deve preparar as orientações sobre como os trabalhos devem ser realizados, bem como avaliar a capacidade dos equipamentos (próprios ou alugados) na realização desses trabalhos. Na posse destes três elementos é possível então concretizar o planeamento dos trabalhos, permitindo então definir aspetos como as tarefas do caminho crítico, datas e margens características das tarefas, ou realizar a previsão de custos mensais da obra (associando os custos a afetar aos recursos à calendarização das tarefas) e a previsão de receitas (comparando o orçamento comercial com o orçamento para a produção). Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 61 Outro ponto importante para a DO é a Preparação Técnica do trabalho, onde é analisado e revisto o projeto logo após a adjudicação. Consiste no estudo do projeto, o que permite encontrar erros e omissões presentes e fazer a revisão do orçamento comercial. Também é importante na definição do âmbito da empreitada, no planeamento da obra e para a definição da empreitada. Este estudo permite à DO comprovar se os métodos que serviram de base à proposta são realmente executáveis e se são a melhor forma das tarefas serem realizadas. A preparação do trabalho também implica atividades como a pormenorização de cofragens e armaduras e também à adaptação dos projetos dividindo-os e preparando-os para as frentes de trabalho. Ligada à Preparação Técnica surge a necessidade da DO orientar e coordenar outros departamentos na preparação de diversos planos e procedimentos ligados por exemplo à higiene, saúde e segurança no trabalho, o ambiente, ou à recolha e verificação da documentação necessária dos fornecedores e subempreiteiros. Por fim, é necessário que a DO planeie o estaleiro de construção (em terra e no mar). A preparação deste estaleiro tem como objetivos definir as necessidades para o estaleiro, contendo uma descrição da ocupação, identificando inequivocamente os diferentes usos, em tudo semelhante a um qualquer estaleiro de uma grande obra. Contudo pelo facto do estaleiro tratar-se de um porto há alguns aspetos particulares que é necessário atender, como a: segurança e controlo dos operários, características do caís para permitir as atracagens, cargas e descargas. Depois de analisado o papel da DO, alguns dos desafios encontrados na preparação e no planeamento são:  Preparação Técnica do Trabalho.  Análise dos Métodos e Meios Necessários: Na construção de um parque eólico no mar há uma grande pressão para cumprir prazos, pois qualquer dia de atraso ou de avanço implica grandes quantias monetárias (da ordem de 1 milhão de euros por dia), devido a custos associados com os diversos equipamentos e com multas ou prémios definidas no contrato, por este motivo a correta escolha dos métodos de execução e dos equipamentos é um aspeto crítico para o sucesso da DO.  Identificação e Gestão de Falhas e Riscos: Todas as atividades tem riscos associados, contudo a identificação dos riscos de uma atividade no mar carece da experiência que a DO em terra pode não possuir. Ao não avaliar todos os riscos ou as falhas existentes numa tarefa a DO pode tomar uma decisão incorreta que poderá originar custos elevados para remediar o problema.  Duração das tarefas presentes no Plano de Trabalhos: Na construção de parques eólicos os rendimentos estão muito dependentes das condições ambientais, uma vez que estes limitam o tempo em que podem ser realizados os trabalhos com a segurança exigida. Em terra a maior limitação existente prende-se com a velocidade do vento que não pode exceder os limites de segurança. No mar para além do vento é necessário considerar a altura da ondulação como fator limitativo. Tendo em conta todos estes fatores, na realização do planeamento é considerado o registo das condições climatéricas do local, contudo existe uma grande incerteza do estado do tempo aquando a realização da, podendo ser melhor ou pior do que o esperado. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 62 4.3. ORGANIZAÇÃO Depois de definida a empreitada cabe à DO organizar a equipa, o apoio administrativo à obra e a organização do trabalho e chefias operárias. Iniciando pela organização do trabalho e das chefias, a DO depois definir o âmbito dos trabalhos, as características da obra e de elaborar o plano de trabalhos está em posição para definir aspetos como as frentes de trabalho, o encarregado geral, os encarregados de frente, podendo criar o organograma dos envolvidos na produção (Fig. 59). A DO deve também decidir sobre o grau de apoio presente em obra, como por exemplo o número de adjuntos, técnicos de obra, preparadores, apontadores, administrativos necessários para o correto funcionamento da estrutura produtiva. O grau de apoio depende da maior ou menor quantidade de trabalhos a realizar, isto é, se o âmbito de trabalhos for “somente” as fundações, a equipa será significativamente menor do que no caso de ser o empreiteiro principal num contrato do tipo EPC. Fig. 59 – Exemplo de Organograma-tipo de equipas produtivas Fig. 60 – Exemplo de Organograma-tipo de equipa de apoio à DO Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 63 Outro ponto onde a DO deve atuar na organização é no estaleiro. Um bom estaleiro é necessário para cumprir o prazo e os custos. A construção de parques eólicos marítimos exige estaleiros complexos, de enormes dimensões, repletos de equipamentos de grandes dimensões, o que se traduz em custos indiretos elevados para manter e operar o estaleiro. Outro problema da complexidade do estaleiro e da movimentação de grandes cargas é o grande risco de acidentes de trabalho. Para além das preocupações sobre as características que os estaleiros devem possuir, debatidas no ponto anterior, na organização do estaleiro é necessário realizar a disposição das instalações fixas e dos meios de apoio necessários, ou seja, definir as diferentes áreas de trabalho para as diferentes atividades, os depósitos de materiais e as vias de acesso. Numa primeira fase é preciso definir os serviços e meios fixos a instalar, seguidamente é necessário atribuir as áreas, tipo de construção e forma geométrica, por fim é realizada a implantação física. Neste processo é tido em conta as relações entre os serviços e meios fixos a instalar de modo a otimizar os fluxos de trabalho. Fig. 61 – Porto de apoio à construção de parques eólicos marítimos, na Alemanha (Fährhafen Sassnitz GmbH 2013). Depois de analisado o papel da DO, o principal desafio encontrado durante a organização é:  Otimização da Organização espacial do estaleiro. A otimização do estaleiro é um processo iterativo baseado nas relações entre os espaços, contudo a complexidade dificulta o processo. Mas permite poupanças ao nível dos custos indiretos, relacionados com os transportes dentro do estaleiro. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 64 4.4. CONTROLO Outro papel da DO é avaliar a execução dos trabalhos e comparar com o plano de trabalhos. Para tal efetua o controlo dos aspetos mais importantes como os prazos, os custos, a qualidade, a segurança e saúde dos operários. Este controlo é feito com base no sistema de controlo adotado pela empresa. O controlo de custos é um dos mais importantes controlo para a gestão da obra. A DO tem a necessidade de monitorizar os custos de forma a avaliar a sua evolução dos custos comparando com o previsto, encontrando desvios e, deste modo, podendo atuar nas suas derrapagens no custo com medidas corretivas. Contudo para fazer este controlo de custos é necessário registar, de forma correta e precisa, todos esses custos de forma a obter os custos mensais da obra. Contudo esse controlo de custos é dependente do trabalho realizado, para tal é necessário avaliá-lo. Para avaliar os trabalhos realizados existem diversos métodos. O primeiro é proceder a medições mensais dos trabalhos executados (autos de medição de trabalhos – Fig. 62), o segundo método é através de matrizes de consumo, onde são controladas as quantidades de materiais usados para estimar a quantidade de trabalhos realizados. Ref.ª Designação Un Q €/Un € Q % Q % Q % Q % Auto do mês X Acumulado do mês X1 Auto do mês X Acumulado do mês X Fig. 62 – Cabeçalho-tipo do auto de medição Outro controlo importante para a DO é o controlo de prazos. O cumprimento de prazos é importante porque neste tipo de obras, as datas de conclusão são essenciais, uma vez que existem multas pesadas pelo incumprimento de prazos. Para realizar o controlo dos prazos a DO necessita de balizamentos (Fig. 63), onde contém as informações da obra tal como as quantidades totais concretizadas para cada tarefa. Comparando o programa de trabalhos com os balizamentos através de técnicas de comparação é possível para a DO detetar os desvios existentes. Esses desvios podem exigir a reprogramação do plano de trabalhos ou então a implementação de algumas ações para corrigir estes desvios, especialmente se estes estiverem no caminho crítico. Fig. 63 – Exemplo de Balizamento (11 tarefas e 2 duas medições) O controlo da Segurança e Saúde dos trabalhadores é também importante, uma vez que a DO tem grandes responsabilidades nesta temática. Este controlo é usualmente realizado por elementos não afetos à DO, especializado na temática da segurança. Um aspeto importante é a legislação aplicada, Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 65 que para além de ser a do país onde se encontra o trabalho e o estaleiro, mas como se trata de uma construção no mar, em alguns casos é realizada fora da zona de jurisdição desse país, tendo nesses casos de ser utilizada legislação internacional, é entendida então, a necessidade de respeitar várias leis no domínio da segurança. É preciso salientar que existem outros controlos, como o controlo da qualidade (neste tipo de obras realizado por elementos externos à DO), o controlo da produção ou o controlo de produtividade. Depois de analisado o papel da DO, alguns dos desafios encontrados no controlo são:  Controlo e Mitigação de Derrapagens nos custos: O controlo de custos rigoroso neste tipo de obras, onde existem um elevado número de tarefas simultâneas, é dispendioso e moroso. Pelo que as formas tradicionais, que requerem grande envolvimento da DO, usam muitos recursos e são demoradas. Estes três pontos negativos diminuem a eficácia do controlo de custos, pois as medidas de mitigação só serão implementadas muito depois dos desequilíbrios.  Controlo e Mitigação de Derrapagens nos prazos: Pode ser aplicada a mesma justificação dada para o controlo de custos. 4.5. GESTÃO Durante a execução da obra a DO tem um papel de gestão. Destacando-se a gestão de recursos produtivos. Relativamente à gestão da mão-de-obra, a DO tem diversas funções como: definir a movimentação do pessoal dentro da obra, ou seja, definir em que equipa ou frente de obra irão laborar, contratar ou dispensar trabalhadores, tratar da logística de apoio ao pessoal, fornecendo a alimentação, dormidas e transporte necessários. Relativamente à gestão de Equipamentos, para o caso da construção de um parque eólico marítimo onde são utilizados um elevado número de equipamentos, a gestão de equipamentos depende em grande parte se estes são equipamentos da empresa ou alugados. A primeira decisão de gestão da DO é a compra, troca, venda ou aluguer de equipamentos, tendo como finalidade a escolha das soluções mais económicas. Para equipamentos alugados toda a logística, consumos, manutenção e reparações estão normalmente incluídas no contrato de aluguer, deixando de ser uma preocupação. Enquanto os equipamentos próprios é necessário gerir a manutenção e reparação dos equipamentos, os pagamentos de seguros e impostos, bem como a gestão da oficina, logística de reparação e de consumíveis. Resumidamente, a DO faz o controlo da gestão dos equipamentos através do estudo dos custos, produtividade e a avaliação económica de alternativas. Relativamente à gestão de Materiais a DO, tem como objetivo assegurar um fornecimento regular, atempado e ao melhor preço dos materiais até às obras. Devendo controlar aspetos como a receção de materiais, controlando a qualidade, a quantidade, as quebras e o inventário. A DO é responsável pela conferência e da ordem de pagamento das faturas. Passando à gestão de Subempreiteiros, esta passa pelo enquadramento no planeamento da obra, o controlo da qualidade, da faturação e na preparação técnica dos subempreiteiros. No entanto surgem outras áreas que a DO tem de gerir. Um desses exemplos é a gestão documental, isto é, a organização da documentação, das alterações feitas ao projeto e dos registos de todos os trabalhos realizados. Este registo é fundamental pois para além de permitir a realização das telas finais da obra, funciona como uma prova da boa realização dos diversos trabalhos. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 66 Outro aspeto na construção de parques eólicos marítimos que é necessário gerir são as Interfaces. As interfaces, que são os pontos onde um interveniente assume ou transfere parte ou todo do seu trabalho para outro, por exemplo é o momento em que o empreiteiro de construção civil passa as fundações para o empreiteiro da instalação mecânica, sendo a fronteira entre os diversos âmbitos de trabalho. Por outras palavras é o momento em que a responsabilidade por um produto passa de um empreiteiro para outro. Depois de analisado o papel da DO, alguns dos desafios encontrados na gestão são:  Gestão eficiente dos Equipamentos: Na construção de parques eólicos marítimos os custos com equipamentos são uma parte importante do orçamento para a produção. Assim sendo, uma gestão correta dos equipamentos permitirá uma diminuição significativa dos custos de produção.  Gestão da cadeia logística: Este aspeto é um dos mais importantes para a DO, pois para a realização de uma tarefa é necessário que sejam atempadamente reunidos os recursos produtivos, isto é, é necessário os equipamentos certos, a mão-de-obra em número suficiente e com a qualificação requerida e os materiais necessários para essa tarefa. Quaisquer atrasos ou erros em um destes elementos causará atrasos para o empreiteiro, logo perdas a nível monetário. Assumindo que poderão estar envolvidas dezenas a centenas de tarefas (conforme o nível de detalhe do planeamento) é facilmente compreensível o desafio de gestão para a DO.  Gestão documental: O grande número de diferentes documentos que a DO deve gerir é um enorme desafio logístico, uma vez que todos os dias são produzidos e alterados documentos. Além do ponto anterior, o elevado número de profissionais envolvidos e o número de circuitos de comunicação paralelos deve ser considerado. Esta gestão é importante para a resolução de conflitos entre empreiteiros e o dono-de-obra.  Gestão de interfaces: A correta gestão das interfaces é fundamental, pois são pontos onde é muito possível existirem conflitos entre as partes. Na construção de um parque eólico e mesmo que só hajam três intervenientes (o Promotor, o Empreiteiro de Construção Civil e o Empreiteiro de Montagens Mecânicas) existirão várias dezenas de interfaces entre estes. 4.6. FERRAMENTAS DA DO A DO, tal como visto nos pontos anteriores, tem de responder a diversos desafios. O número e a relevância dos mesmos reforça a ideia que a DO deve ser feita por uma equipa multidisciplinar, especializada. Contudo para responder a estes desafios não basta apenas ter uma boa equipa na DO que use os meios tradicionais, para por exemplo controlar a obra usando registos em papel, trocas de informação pouco eficientes e folhas de cálculo. Dando como exemplo as empresas ligadas à construção de parques eólicos em terra é possível assistir à aposta na inovação como o motor para o incremento da eficiência e, deste modo, aumento da competitividade. Para tal a DO pode recorrer a diversas ferramentas para melhorar o desempenho global da obra. Uma das ferramentas / estratégias pode passar pela terceirização (outsourcing) de certas tarefas especializadas pelas quais a DO não tem responsabilidade direta mas tem um papel cordenador, como por exemplo a gestão da manutenção das embarcações. Outra das ferramentas poderá passar pelo uso de ferramentas informáticas, como os programas de ERP (como por exemplo o SAP) que permite juntar num único programa tarefas que seriam muitas vezes controladas e geridas usando diversas aplicações. Outro tipo de ferramenta informática com elevada relevância são os programas BIM (como por exemplo o Autodesk Navisworks) que permitem realizar Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 67 diversas tarefas como o planeamento do estaleiro, planeamento da obra (4D), planeamentos dos custos (5D) e diversos tipos de simulações e análises. Por fim, a DO poderá adotar filosofias que melhorem a eficiência e reduzam o desperdício, como a Lean Construction. Construção de Parques Eólicos Marítimos: Processos e Direção de Obra 74 Lars Bo, Ibsen, T. Houlsby Guy e W. Byrne Byron. 2005. "Suction caissons for wind turbines". Em Frontiers in Offshore Geotechnics. Taylor & Francis. 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