Carga de vento. Ela desacelera você, custa milhões e tudo se baseia em uma ilusão.

A indústria de telecomunicações investe US$ 17,5 bilhões todos os anos em infraestrutura de torres. Os provedores de serviços de comunicação (CSPs) assumem 95 por cento desse custo. No melhor cenário, isso representa 2 por cento da receita média por usuário (ARPU); no pior, 6 por cento. Trata-se de uma decisão de investimento que, até agora, tem sido tomada praticamente às cegas, sem uma forma real de saber se há gastos acima ou abaixo do necessário. 

 

A busca que se transformou em investigação 

Na Ericsson, passamos a última década reinventando a forma de reduzir a carga de vento, lançando inovações pioneiras no setor, como geradores de vórtices que reduzem a carga de vento das antenas em 20 por cento, refinando os formatos dos radomes para melhorar a aerodinâmica e buscando constantemente cada oportunidade para reduzir peso. Por isso, foi ainda mais surpreendente ver concorrentes continuarem reportando valores de carga de vento menores que os nossos. 

Sem geradores de vórtices. Formatos padrão em bloco. Equipamentos mais pesados. Três fatores que, em teoria, deveriam tornar impossível competir no mesmo nível. Ainda assim, ano após ano, os mesmos valores de carga de vento eram reportados. Ano após ano, parecia que estávamos tentando alcançar os demais. 

Então decidimos fazer algo diferente. Em vez de testar apenas nosso formato mais recente de radome em nosso túnel de vento padrão, decidimos testá-lo em dois túneis adicionais. 

 

Os resultados foram materialmente diferentes. 

Em três instalações — Technische Universität (TU) Dresden, na Alemanha, Politecnico di Milano, na Itália, e uma universidade no sul da China — os valores de carga de vento registrados para exatamente a mesma antena divergiram em até 12 por cento. 

Os três testes foram realizados em conformidade com a NGMN BASTA. Os três resultados eram, tecnicamente, válidos. 

Isso reformulou completamente o problema. Se a mesma antena produzia resultados diferentes dependendo do túnel em que era testada, então o túnel estava influenciando mais o resultado do que a própria antena. Por consequência, qualquer comparação feita entre túneis diferentes não era realmente uma comparação de antenas. 

 

Chamando o auditor independente 

Para testar essa suspeita adequadamente, o único experimento significativo era o inverso: manter o túnel constante e variar as antenas. Levar produtos concorrentes para a mesma instalação, no mesmo dia, com a mesma equipe, e observar como eles se comportariam entre si sob condições idênticas. 

Para remover nosso próprio viés do resultado, entregamos o teste à TÜV SÜD, um dos organismos de testes técnicos e certificação mais confiáveis do mundo. Antenas de quatro fornecedores foram testadas no mesmo túnel da TU Dresden, usando os mesmos cálculos e os mesmos padrões durante todo o processo. 

Todas as antenas concorrentes apresentaram discrepâncias entre os valores publicados em suas folhas de dados e a carga de vento medida na auditoria da TÜV SÜD; no caso mais extremo, a medição foi mais de 75% superior. Os valores de carga de vento em que CSPs e TowerCos têm confiado para tomar decisões estruturais e comerciais não refletiam o que acontece quando o vento atinge a antena.

Auditoria independente de carga de vento da TÜV SÜD revela grandes diferenças entre os valores publicados nas folhas de dados de antenas e a força aerodinâmica medida

Fornecedores que reportam valores de carga de vento calculados de forma rigorosa parecerão ter antenas menos aerodinâmicas. Fornecedores que usam medições mais otimistas, seja por escolha do túnel, metodologia ou falta de rigor, parecerão mais atraentes em uma licitação. O mercado tem recompensado a imprecisão, tornando impossível usar os valores de carga de vento como uma base significativa para comparação ou dimensionamento de infraestrutura. 

 

Por que o padrão permite que isso aconteça 

Neste ponto, surge uma pergunta justa: todos os fornecedores não estão seguindo o mesmo padrão? A resposta é sim, a maioria está, e é justamente aí que está o problema. 

A NGMN BASTA estabelece uma estrutura comum para reportar a carga de vento, introduzindo gráficos polares da força resultante medida em incrementos de 10 graus a 150 km/h. Mas a estrutura regula o que é medido, não como a medição é produzida. 

Sob a BASTA, a intensidade de turbulência pode variar entre instalações. Cada túnel define seu próprio algoritmo para correções de bloqueio e interferência de paredes. O projeto do suporte de montagem fica a cargo do fornecedor. As tolerâncias de velocidade do vento são amplas. O tamanho e o tipo de túnel, aberto ou fechado, são aceitos sem normalização. 

Cada uma dessas variáveis exige uma correção ou uma suposição antes que um valor final de carga de vento possa ser reportado. E cada correção introduz um grau de liberdade. Pense nisso como tolerâncias mecânicas: quanto mais componentes podem se mover de forma independente, mais pontos existem onde o erro pode se acumular. A BASTA, como está escrita, permite que várias variáveis importantes se movam ao mesmo tempo. 

A consequência é que dois túneis de telecomunicações executando o mesmo teste produzirão resultados diferentes. Um fornecedor pode, de boa-fé, selecionar a instalação de teste que produza os resultados mais favoráveis para um determinado projeto de antena. 

 

Colocando nossa própria metodologia à prova 

Antecipamos a objeção natural: poderíamos nós mesmos estar selecionando um túnel favorável? Dresden seria simplesmente a instalação que, por acaso, produz melhores resultados para a geometria da nossa antena? 

Para resolver isso, fomos para o campo. Há 12 meses, instalamos uma de nossas antenas na costa norueguesa, a 400 metros acima do nível do mar, em um penhasco sem nada além do Oceano Atlântico à frente. A antena foi equipada com 11 sensores que monitoravam a direção do vento e a carga estrutural em todos os eixos.

Local de teste de campo costeiro da Ericsson na Noruega usado para validar o desempenho de carga de vento de antenas em condições reais de ventos fortes

 

Antena Ericsson equipada com sensores mede a carga estrutural e a direção do vento para verificar o desempenho aerodinâmico em condições reais

Durante 356 dias de medição contínua, o local registrou condições que nenhuma instalação controlada consegue replicar: velocidades máximas sustentadas de vento de 243 km/h, aproximadamente 31 horas equivalentes a um furacão de categoria 1 e mais de 980 horas de ventos com força de tempestade tropical. 

A pergunta era se as forças aerodinâmicas registradas em Dresden se manteriam em todo o intervalo de condições produzido pelo local, não apenas nas velocidades máximas de vento, mas também nos regimes de furacão, tempestade tropical e condições abaixo de tempestade tropical que representam a realidade estrutural cotidiana de uma antena em serviço. 

As medições de campo mostram alinhamento de 95 por cento com as previsões do túnel de vento da TU Dresden em regimes de tempestade tropical e furacão

 

Nos três regimes, as medições de campo acompanharam as previsões de Dresden com alinhamento de 95 por cento. O túnel modela com precisão o comportamento aerodinâmico da antena em todo o intervalo que uma estrutura experimentará em serviço.

 

Quatro formas pelas quais isso já está custando dinheiro a você 

As taxas de aluguel de torres são o ponto mais imediato a observar. Como muitas TowerCos não confiam nos valores de carga de vento reportados pelos fornecedores, elas recorrem por padrão às dimensões da antena ao calcular o aluguel, ignorando a força aerodinâmica que uma antena exerce sobre a estrutura. É um substituto para um número em que elas não acreditam, e os CSPs pagam por essa desconfiança. Com dados de carga de vento validados, a cobrança pode passar a refletir o esforço estrutural real, e a análise interna da Ericsson sugere que essa mudança pode gerar até 20 por cento de economia em opex apenas nas taxas de aluguel. 

A questão do aço é menos visível, mas os números são igualmente relevantes. Os cálculos estruturais regidos pelo EURO Code (EN 1991-1-4) tratam antenas e corpos rombudos como elementos de alta resistência ao vento, sem considerar sua carga de vento real. O resultado é uma estrutura de aço superdimensionada, com margens de segurança que faziam sentido para equipamentos que já não são mais implantados, aumentando o capex entre 10 e 15 por cento sem um benefício estrutural correspondente. 

A velocidade de implantação agrava o problema. As TowerCos frequentemente declaram que os sites estão estruturalmente saturados com base nesses mesmos cálculos estáticos conservadores. Dados verificados de carga de vento contam uma história diferente: muitos mastros existentes podem suportar com segurança entre três e cinco vezes a carga atualmente permitida, e cada site declarado cheio desnecessariamente significa uma implantação atrasada e, portanto, receita atrasada. 

O risco estrutural também pode ocorrer no sentido oposto. A NGMN BASTA já permite que CSPs reduzam as margens de segurança quando são fornecidas informações de carga de vento. Se um CSP aplicar essa possibilidade usando dados otimistas da concorrência — dados que nossa auditoria independente constatou que podem subestimar as forças aerodinâmicas reais pela metade - ele pode estar operando uma infraestrutura estruturalmente subdimensionada. 

 

Então, o que você pode fazer agora? 

Não confie apenas nas folhas de dados. Antes que qualquer valor de carga de vento influencie uma decisão estrutural ou comercial, pergunte se a metodologia por trás dele foi auditada de forma independente ou verificada com medições em condições reais. 

O relatório da TÜV SÜD (em inglês) que coproduzimos é um ponto de partida.

Também estamos trabalhando em uma proposta de longo prazo que daria a todos os fornecedores uma linha de base comum de medição, removendo completamente o viés do túnel da equação. Em breve compartilharemos mais informações sobre isso. 

 

Conteúdo relacionado (em inglês)

• Antenna System solutions for best networks
• TÜV SÜD wind load report