Como projetar a estrutura e a aparência de um poste de iluminação pública?

Oposte de iluminação públicadeve manter a luminária firmemente no lugar sob seu próprio peso e cargas de vento, resistir a anos de intempéries e vibrações induzidas-pelo veículo e integrar-se à paisagem da estrada. Caso a sua resistência, protecção contra a corrosão ou ligação à terra falhem, o resultado varia desde uma iluminação degradada até um risco para a segurança pessoal. Tomando como exemplo o poste cônico flangeado - o tipo mais amplamente utilizado -, esta seção examina quatro itens essenciais: a porta de manutenção, o tratamento anti-corrosão, a resistência na base e o aterramento de proteção; em seguida, estabelece os quatro requisitos para o design de aparência.

 

Porta de manutenção do projeto de iluminação pública solar

A porta de manutenção é a abertura de acesso de manutenção de um poste de luz de aço. No interior da porta existe normalmente uma placa de montagem eléctrica, cuja principal função é ligar a luminária e o cabo. Fusíveis e blocos terminais são normalmente montados nesta placa. A forma como a porta se abre é muito importante e os designs variam de fabricante para fabricante. Por um lado, a manutenção deve ser conveniente; por outro lado, o roubo deve ser evitado - daí o uso de uma chave de porta feita especialmente para isso.

 

A Tabela 1 lista as dimensões da porta de manutenção correspondentes às alturas comuns dos postes. Para as dimensões representadas por A, B e C na Tabela 1, consulte a figura abaixo. A é a altura da borda inferior da porta de manutenção em relação ao solo; deve ser ajustado para o conforto e conveniência do trabalhador e deve ter preferencialmente 500–600 mm. C é a largura da porta de manutenção; deve permitir a substituição conveniente do reator e do fusível e geralmente não é inferior a 100 mm. B, a altura da porta de manutenção, depende se o poste carrega uma luminária de arco-simples ou de arco duplo-e do diâmetro do poste no local da porta; geralmente é 200–1000 mm.

 

 

Se a porta de manutenção for muito grande - ou seja, se os valores de B e C forem muito grandes - a resistência do poste de aço será diretamente afetada; se for muito pequeno, a operação do trabalhador será prejudicada. Quando os valores de B e C forem demasiado elevados, devem ser tomadas medidas de reforço adequadas para garantir que a resistência do poste é suficiente para a segurança. Um arranjo de porta dupla interna-e-externa-também pode ser adotado.

Tratamento-anticorrosivo de postes leves de aço

Devido à natureza do próprio aço, a proteção contra a corrosão é uma preocupação fundamental para postes de luz de aço durante o armazenamento e o serviço. A corrosão de um poste de aço é causada pela ação química ou eletroquímica do meio circundante. De acordo com o meio envolvido, é classificada como corrosão atmosférica, corrosão da água do mar, corrosão bacteriana e assim por diante. A corrosão atmosférica é de longe a mais comum, porque um poste de aço está em contato com a atmosfera durante a usinagem, o transporte, o armazenamento e o serviço, de modo que as condições para a corrosão atmosférica estão sempre presentes.

 

1.Fatores que causam corrosão em postes de aço.

Os principais fatores que causam ferrugem e corrosão em um poste de aço são os seguintes:

 

1.1Umidade relativa da atmosfera.

A uma determinada temperatura, a relação entre o teor de vapor de água do ar e o seu teor de vapor de água de saturação é chamada de umidade relativa. Abaixo de uma certa umidade relativa a taxa de ferrugem e corrosão de um poste de aço é muito baixa, enquanto acima dessa umidade relativa a taxa de ferrugem aumenta acentuadamente; este valor de umidade relativa é chamado de umidade crítica. A umidade crítica do aço é de cerca de 75%. A umidade relativa atmosférica tem a maior influência na corrosão dos metais: uma vez que a umidade atmosférica excede a umidade crítica, uma película de água ou gotículas de água se forma na superfície do aço, e se impurezas nocivas no ar se dissolverem nessa película ou nessas gotículas, um eletrólito é formado e a corrosão é acelerada.

 

1.2 Temperatura e umidade do ar.

A temperatura atmosférica e a umidade afetam juntas a ferrugem. A taxa de ferrugem depende do teor de vapor de água do ar e aumenta à medida que a temperatura do ar aumenta. Isto é especialmente verdadeiro em ambientes úmidos, onde quanto mais alta a temperatura, mais rápida é a ferrugem - e ainda mais acima da umidade crítica. Além disso, se houver diferença de temperatura entre a atmosfera e o aço, forma-se condensação na superfície mais fria do poste e também causa ferrugem.

 

1.3 Gases corrosivos.

Entre os gases corrosivos do ar poluído, o dióxido de enxofre tem o maior efeito na ferrugem dos postes de aço. O oxigênio da atmosfera atua de forma mais persistente na ferrugem dos postes de aço, exercendo seu efeito em todos os momentos.

 

1.4 Outros fatores.

A atmosfera contém grandes quantidades de poeira - fumaça, cinzas de carvão, cloretos, ácidos, álcalis, sais, etc. - entre os quais os cloretos têm o maior efeito.

 

 

2. Tratamento anti-corrosão.

Para evitar que a ferrugem e a corrosão reduzam a resistência estrutural de um poste e criem um risco à segurança, o tratamento anti-corrosão deve ser aplicado aos postes de aço. Métodos anti{2}}corrosão são medidas preventivas voltadas para as causas da corrosão. A prevenção da ferrugem significa evitar ou retardar os efeitos da umidade, alta temperatura, oxidação, cloretos e outros fatores. Os métodos comumente usados ​​atualmente são os seguintes:

 

2.1 Galvanização-por imersão a quente.

O processo e método de imersão de peças de aço pré-{0}}tratadas ou de ferro-fundido em zinco fundido para que um revestimento de zinco e/ou liga de zinco-ferro seja formado em sua superfície. A espessura do revestimento de zinco deve atingir 65–90 μm. O revestimento de zinco das peças galvanizadas deve ser uniforme e liso, isento de rebarbas, gotejamentos e excesso de grumos; o revestimento deve estar firmemente ligado ao substrato do poste de aço e, após um teste de martelo, o revestimento não deve descascar ou formar bolhas.

 

2.2 Revestimento em pó.

O revestimento em pó é aplicado após a galvanização-por imersão a quente. O pó deve ser de uso externo-; o revestimento deve estar livre de descascamento e rachaduras, e nenhum descascamento ou rachadura pode ocorrer quando a resistência de ligação entre o revestimento e o substrato for testada. O revestimento em pó melhora ainda mais a resistência à corrosão do poste de aço e melhora muito a sua aparência decorativa, com uma ampla escolha de cores; sua desvantagem é o custo relativamente alto.

 

 

Cálculo de resistência na base de um poste leve de aço

 

Um poste de luz está sujeito a duas formas de carregamento.

Um deles é seu próprio-peso. Para um poste de{2}arco único, o peso-próprio surge do peso do braço da lâmpada e da cabeça da luminária, o que produz um momento fletor no plano do braço da lâmpada. Para um poste de-arco duplo, a situação varia com os comprimentos dos dois braços: após os momentos fletores produzidos pelos pesos dos braços e das cabeças das luminárias dos arcos longo e curto se equilibrarem parcialmente, a diferença entre eles, atuando no plano dos braços, constitui o momento-de peso próprio.

 

Para um pólo de-arco duplo com arcos de igual comprimento, os momentos se equilibram se as luminárias e seus componentes elétricos associados nesse plano forem idênticos; se não forem idênticos, é produzido um momento fletor no plano dos braços pela diferença de peso das luminárias e dos seus componentes elétricos.

 

Além do-peso próprio, a outra carga no poste vem do vento. A resistência do poste deve satisfazer o seguinte:

• Quando a direção do vento é paralela ao plano do braço da lâmpada, os momentos fletores máximos produzidos pelas áreas-expostas ao vento da cabeça da luminária e do poste nas seções transversais-na conexão do suporte-ao-poste, na porta de manutenção e no nível do solo devem ser menores que o valor permitido;
• Quando a direção do vento é perpendicular ao plano do braço da lâmpada, além do momento fletor produzido pela-área exposta ao vento do próprio eixo, a carga do vento na cabeça da luminária e no braço da lâmpada de um único-arco poste também produz um momento fletor e um torque no plano do poste; todos esses momentos devem ser menores que o valor permitido.

 

A carga de vento depende da localização, região e altitude do poste que está sendo calculado, ou seja:

p0=Kv2/16

p0 é afetado pelos vários coeficientes substituídos no cálculo, como as dimensões do pólo, a forma da seção transversal-do pólo e o período fundamental de uma forma de onda de oscilação.

 

A pressão do vento uniformemente distribuída no poste é calculada por:

p1=p0dˉ H

 

Nas duas equações acima: p 0 é a pressão do vento por 1 m² do poste (Pa); K é o coeficiente aerodinâmico, que de acordo com a norma é K=0.7 para elementos circulares (recomenda-se que K=1.0 seja tomado para seções hexagonais e octogonais regulares); v é a velocidade do vento, geralmente v=25 m⋅s−1, H é a altura do poste (m); e dˉ é o diâmetro médio do poste (m), onde

dˉ=(d1+d2)/2

Aqui d1 é o diâmetro superior do poste (m) e d2 é o diâmetro da base do poste (m). A conicidade de um poste é geralmente 1/90, 1/100 ou 1/110 ou não é-uniforme.

 

A espessura da parede dos postes de luz de aço com altura igual ou inferior a 12 m é de 4 mm. Quando a espessura da parede é de 3,0 mm, o poste fica sujeito a vibrar sob a ação do vento e da passagem de veículos pesados, o que afrouxa as suas ligações aparafusadas e afeta a luminária.

 

Aterramento de proteção de postes leves de aço

Postes de luz de aço, caixas de controle e instalações semelhantes contêm equipamentos elétricos em seu interior e podem ser tocados por uma pessoa que esteja no solo a qualquer momento. Uma vez que o isolamento falha e o corpo do pólo fica energizado, a tensão de toque é aplicada diretamente ao corpo humano, com sérias consequências. Portanto, qualquer invólucro metálico que contenha equipamento elétrico e possa ser tocado por uma pessoa que esteja no solo deve ser conectado de forma confiável a um condutor de proteção -, ou seja, aterrado ou conectado ao neutro.

 

Os sistemas de distribuição-de baixa tensão são classificados pelo seu arranjo de aterramento em três tipos - TN, TT e IT - e o sistema TN é dividido em três tipos de acordo com a forma como o condutor neutro (N) e o condutor de proteção (PE) são combinados:

• Sistema TN-S: os condutores N e PE são mantidos separados em todo o comprimento da fonte. O condutor PE normalmente não transporta corrente operacional, portanto a segurança é o melhor.
• Sistema TN-C: os condutores N e PE são combinados em um único condutor PEN, o que economiza um condutor. Porém, o condutor PEN normalmente transporta corrente de operação e, em caso de ruptura, o invólucro do equipamento é elevado até a tensão de fase através do circuito de carga, portanto a margem de segurança é baixa.
• Sistema TN-C-S: a seção frontal usa um condutor PEN, que é dividido em condutores N e PE separados na extremidade de entrada da caixa de controle e não deve ser recombinado posteriormente. Isso combina segurança com economia de fiação e é a prática mais utilizada em projetos de iluminação rodoviária.

 

No sistema TN-C, como os condutores N e PE são combinados, o seguinte requisito também deve ser atendido: para equipamentos elétricos de baixa-tensão com neutro diretamente aterrado, para garantir a desconexão automática da seção defeituosa, a corrente de curto-circuito não deve ser inferior a 4 vezes a corrente nominal do elemento fusível no ponto mais próximo, ou não inferior a 1,5 vezes a corrente instantânea (ou corrente operacional curta-de tempo-de atraso) da chave automática.

 

A prática atual é a seguinte: aço redondo galvanizado-por imersão a quente de φ10 mm é colocado ao longo de toda a linha ao longo do cabo enterrado e enterrado diretamente no solo (Figura 6.3.9); o condutor PEN é conectado à rede de aterramento do transformador no transformador e é conectado de forma confiável em dois pontos a todas as caixas de controle, postes de luz de aço, bases de luz metálicas e peças semelhantes ao longo da linha; um eletrodo de aterramento separado é instalado na extremidade principal, na extremidade oposta e em cada ponto de ramificação da linha e em cada terceiro pólo; a resistência de um eletrodo de aterramento individual não deve exceder 10 Ω e a de toda a rede de aterramento não deve exceder 4 Ω; onde esses limites são excedidos, um agente redutor de-resistência{6}}de longa ação pode ser usado, mas substâncias corrosivas como o sal comum são proibidas - elas reduzem a resistência a curto prazo, mas corroem o corpo de aterramento a longo prazo.

 

O aterramento é a última linha de defesa e não pode substituir o isolamento. Dentro da porta de manutenção, os cabos devem ser conectados por meio de uma caixa de junção com invólucro plástico ou um suporte de terminal tipo pino; o nível de isolamento dos condutores, reatores e outros componentes deve ser aumentado, os fabricantes devem ser rigorosamente selecionados e os testes realizados rigorosamente, e um "padrão de mão de obra de instalação" deve ser implementado. Somente implementando medidas-de prevenção de vazamentos durante todo o processo de seleção de materiais, construção, aceitação, operação e manutenção, e aplicando corretamente o sistema de três-ou cinco{5}}fios, a segurança dos postes de luz de aço pode finalmente ser garantida.

 

 

Projeto de aparência de postes leves de aço

A função fundamental de um poste de luz é manter a luminária na posição adequada e fornecer suporte. Ao mesmo tempo, o mastro também desempenha uma função decorativa. Para os utentes da estrada - peões, ciclistas e condutores de veículos motorizados - a forma do poste dentro do seu campo de visão não pode ser ignorada: as pessoas podem não notar a luminária no topo do poste, porque é muito mais pequena do que o poste, mas o poste em si atinge o olho directamente na direcção da viagem horizontal. Assim, com o desenvolvimento económico e o aumento dos padrões estéticos, o aparecimento de postes de luz está a receber cada vez mais atenção.

 

O design da aparência dos postes de luz surge da preocupação com a paisagem das estradas. Deve estar subordinado ao desenho da paisagem da estrada como um todo e, ao mesmo tempo, deve primeiro satisfazer os requisitos de iluminação e as considerações de segurança. Os seguintes aspectos devem, portanto, ser considerados no projeto de aparência de um poste de luz.

 

1. Requisitos de segurança

A segurança é o requisito básico que um projetista deve considerar sempre em primeiro lugar. A segurança de um poste de luz é garantida por diversos aspectos, como a qualidade do aço do poste e o tratamento-anticorrosivo; os aspectos relacionados ao projeto de aparência são cálculo de carga e garantia de resistência. Por vezes, um poste com uma forma complexa é de facto muito atractivo, mas quanto mais complexa a estrutura, mais complexo é o cálculo da resistência e maior é a dificuldade de garantir a segurança; uma verificação rigorosa é, portanto, essencial na seleção de tais pólos.

 

2. Requisitos de iluminação

Os requisitos de iluminação são outro requisito básico do design da aparência do poste. Como ficará claro no conteúdo do Capítulo 7, um projetista passa por um trabalho complexo para selecionar luminárias e fontes de luz adequadas e para determinar a posição de cada poste de luz - incluindo sua altura, espaçamento, comprimento do suporte e ângulo de inclinação - e todos esses parâmetros são governados pelo poste.

 

Para garantir a qualidade da iluminação num projeto específico de iluminação rodoviária, uma vez determinados os parâmetros de montagem das luminárias, o projeto do poste deve atender aos requisitos desses parâmetros: qualquer que seja a aparência do poste, a altura do ponto de fixação da luminária não deve mudar, o comprimento horizontal do braço da lâmpada não deve mudar e o ângulo de inclinação do braço da lâmpada também não deve mudar (exceto quando a própria luminária permitir o ajuste do seu ângulo de montagem). Caso contrário, a qualidade da iluminação irá desviar-se do resultado de design pretendido em maior ou menor grau.

 

Outro aspecto do requisito de iluminação é que a instalação e a manutenção sejam convenientes; deste ponto de vista, a aparência do mastro não deve ser muito-complexa.

 

 

3. Requisitos estéticos

Os requisitos estéticos são o ponto de partida do design da aparência do poste. A aparência de um poste não pode ser avaliada isoladamente, mas deve ser avaliada de forma abrangente, juntamente com todos os fatores relacionados. Em menor escala, esses fatores incluem o estilo da luminária, o formato-da seção transversal da estrada, se o pavimento é asfáltico ou de concreto de cimento, o plantio na beira da estrada, o estilo da escultura na beira da estrada e a classe e natureza da estrada; numa escala maior, incluem o ambiente construído ou natural em ambos os lados da estrada, a função do distrito, a história do distrito e os gostos estéticos das pessoas da cidade em questão.

 

O apelo visual da aparência de um poste de aço deriva principalmente da combinação e variação das linhas das suas partes estruturais e, em particular, das mudanças na forma do braço da lâmpada e da adição de linhas decorativas; em designs mais elaborados, o braço da lâmpada é moldado em vários perfis e até o mastro principal é estilizado junto com ele.

 

O apelo visual também vem do tratamento superficial do poste. Com o desenvolvimento da tecnologia de pintura a pó, cada vez mais postes receberam camadas de cores em uma ampla gama de tonalidades, abandonando o cinza monótono dos postes galvanizados do passado e acrescentando mais elementos de beleza.

 

4. Requisitos de custo

A introdução de vários tipos de postes realmente enriqueceu o cenário visual, mas a beleza tem um preço. Cada formato diferente aumenta a dificuldade de usinagem, e alguns até exigem o desenvolvimento de moldes especiais; para garantir resistência, postes complexos devem ser reforçados, o que aumenta a quantidade de aço utilizada; além disso, o revestimento em pó é amplamente aplicado e assim por diante. Tudo isto aumenta substancialmente o custo de fabricação do poste.

 

Há também um custo oculto que é facilmente ignorado: alguns projetos de postes altamente individuais não conseguem atingir o embelezamento pretendido e, em vez disso, tornam-se uma forma de poluição visual, afetando a estrada e até mesmo a imagem da cidade - e esse custo é demasiado elevado.

 

 

Conclusão

A poste de iluminação públicapode ser apenas um componente de suporte, mas é onde a segurança, a função e a aparência se encontram: a porta de manutenção, a proteção contra corrosão, a resistência da base e o aterramento determinam se ela permanece segura e durável, enquanto sua aparência determina se ela se harmoniza com o ambiente rodoviário. Os dois são uma questão de prioridade, não de oposição - segurança e qualidade de iluminação são pré-requisitos in-negociáveis, e a estética só pode seguir.