Reaproveitamento da energia da frenagem regenerativa em sistemas ferroviários via devolução à Catenária

ARTIGO ORIGINAL

FERREIRA, Bianca Aparecida ^[1], LIMA, João Pedro Teotonio Mota de ^[2], COGO, Lucas Rodrigues ^[3], BATISTA, Marcus Vinícius dos Santos ^[4], SOUZA JUNIOR, Ronaldo Batista de ^[5],  ARUEIRA, Walisson de Aguilar ^[6]

FERREIRA, Bianca Aparecida et al. Reaproveitamento da energia da frenagem regenerativa em sistemas ferroviários via devolução à Catenária. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano. 10, Ed. 12, Vol. 01, pp. 95-117. Novembro de 2025. ISSN:2448-0959. Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-eletrica/sistemas-ferroviarios, DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.22234939

RESUMO

O presente trabalho analisa o aproveitamento da energia proveniente da frenagem regenerativa em sistemas de transporte ferroviário de massa, à luz das crescentes demandas globais por sustentabilidade e eficiência energética. Tendo como objeto de estudo trens elétricos, modal que já se apresenta menos poluente em relação aos sistemas movidos a combustíveis fósseis, investiga-se de que forma a integração de tecnologias de recuperação de energia pode otimizar o desempenho operacional e energético da rede. A frenagem regenerativa é estudada como processo no qual a energia cinética gerada durante a desaceleração dos trens é convertida em energia elétrica e devolvida à catenária, possibilitando seu reaproveitamento por outras composições em fase de aceleração no mesmo trecho da rede. A partir da análise de dados operacionais e de conceitos próprios da Engenharia Elétrica, o trabalho discute o potencial de redução do consumo de energia da rede de tração, a mitigação de perdas e os impactos na diminuição indireta das emissões de gases poluentes. Os resultados obtidos reforçam o compromisso da engenharia com soluções inovadoras voltadas à eficiência energética e à redução da pegada de carbono no setor de transportes, evidenciando a relevância do reaproveitamento da energia de frenagem regenerativa como estratégia de apoio à mobilidade sustentável.

Palavras-chave: Frenagem regenerativa, Eficiência energética, Transporte ferroviário, Trens elétricos.

1. INTRODUÇÃO

A estrutura de transporte de massa, também conhecida como sistemas ferroviários elétricos (metrôs, Veículos Leves sobre Trilhos (VLT’s), trens suburbanos), é um sistema eletromecânico complexo formado por três partes principais: a infraestrutura de alimentação (subestações), o sistema de distribuição (catenária ou terceiro trilho) e o material rodante (trens) como vemos na Imagem 1:

Imagem 1 – diagrama fluxo de corrente

Nos últimos 20 anos, a eficiência energética vem sendo utilizada desde sistemas industriais até a geração de energia renovável. Mas não foi aí que surgiu esse sistema; essa tecnologia de otimização é usada há bastante tempo. Mas as aplicabilidades dos conversores de potência estão cada vez mais presentes nos sistemas elétricos utilizados no cotidiano.

Amparado por uma arquitetura de potência que juntamente com elementos semicondutores (como transistores bipolares de porta isolada (Insulated Gate Bipolar Transistors – IGBT’s), os conversores chegam a níveis de megawatt de processamento de energia.

Nas ferrovias, quando se aplica a eletrônica de potência e o controle digital, que fazem parte do sistema de tração, são usadas as aferições das taxas de variação de tensão e fluxo de potência. Isso com o intuito de gerar uma rotina computacional a partir da alimentação com dados de um código fonte e, a partir daí, executar uma ação (controlar a tração ou a frenagem).

As leis da conservação de energia e os princípios eletromagnéticos são a base teórica para que os motores de tração forneçam os sinais elétricos, podendo então computar a potência ativa e reativa do veículo, a trajetória da energia e, com isso, implementar todas as correções pertinentes.

A eficiência e o alto desempenho dos conversores de potência em plataformas de tração têm sido cada vez mais usados em ambiente acadêmico e industrial, em especial nos cursos de engenharia elétrica.

No presente artigo, será apresentado o referencial teórico, a seguir todo o material usado para a análise do sistema, seguido da metodologia e, por fim, serão discutidos os resultados energéticos obtidos.

O direcionamento principal desse trabalho é a otimização do consumo, a eficiência energética do sistema metroviário e, principalmente, a prevenção do desperdício de energia por dissipação em resistores. Com isso, pretende-se responder ao questionamento: os sistemas de devolução à rede (Grid Return) podem ser considerados uma inovação disruptiva na eficiência de sistemas ferroviários?

O objetivo é analisar a viabilidade de embarcar uma infraestrutura de reaproveitamento energético em um sistema ferroviário, usufruindo-se das tecnologias presentes nos semicondutores de potência (IGBT’s) e na eletrônica de potência.

2. EMBASAMENTO TEÓRICO

2.1 FRENAGEM REGENERATIVA

A frenagem regenerativa pode ser definida como o processo eletromecânico que converte a energia cinética ou potencial de um veículo em movimento de volta em energia elétrica. Pode ser usada para otimizar o consumo, reduzir o desgaste de freios mecânicos (atrito) e diminuir a dissipação de calor. É utilizada em diversas áreas como a metroviária, automobilística (veículos elétricos) e industrial (elevadores, guindastes), sendo um instrumento essencial para a eficiência energética dos sistemas que compõem essas áreas.

Pode-se definir como um modo de operação onde os motores de tração passam a funcionar como geradores. A energia cinética acumulada pela massa e velocidade do trem é convertida em energia elétrica. O diagrama a seguir exemplifica isso.

Como mostra a Imagem 2, o motor consome energia da catenária para acelerar o trem. Quando é freado o sistema de controle inverte a operação do motor, que passa a ser um gerador, criando um torque de frenagem e devolvendo a energia elétrica para a catenária.

Imagem 2 – diagrama sentido de fluxo de potência

Um trem, ao frear, pode gerar megawatts de potência. Contudo, essa energia só é aproveitada se a rede (catenária) for “receptiva”, ou seja, se houver outro trem próximo acelerando e consumindo essa energia instantaneamente. Na ausência dessa receptividade, a tensão na catenária sobe perigosamente, e o sistema de controle desvia a energia regenerada para resistores de frenagem, onde ela é perdida como calor.

2.2 SISTEMA DE CATENÁRIA E PANTÓGRAFO

A imagem 3 mostra o conjunto catenária–pantógrafo, o elo entre o trem e a infraestrutura elétrica, sendo o canal físico que permite tanto a tração quanto a devolução da energia regenerada. A catenária, composta pelo fio mensageiro e pelo fio de contato, conduz corrente elétrica acima dos trilhos, enquanto o pantógrafo, instalado no teto do trem, mantém contato contínuo com o fio de contato por meio de uma sapata de carbono, ajustada pneumaticamente para garantir força constante.

Imagem 3 – pantógrafo

Durante a frenagem regenerativa, a corrente flui no sentido inverso, retornando pela catenária até a subestação. A qualidade do contato entre pantógrafo e fio é determinante para que a energia seja devolvida de forma estável e sem perdas por arco elétrico. Assim, a eficiência do sistema regenerativo está diretamente ligada à confiabilidade desse conjunto.

2.3 SUBESTAÇÕES DE TRAÇÃO (SST’s) E O RETIFICADOR DIODIZADO

Uma Subestação de Tração (SST) consiste essencialmente em um conjunto de transformadores e conversores que recebem energia em média ou alta tensão em Corrente Alternada (CA) da concessionária e a convertem para o nível de tensão da catenária em Corrente Contínua (CC), tipicamente entre 750 V e 3.000 V.

A maioria das SST’s antigas utilizam retificadores baseados em diodos de potência. O diodo, por sua característica física intrínseca, é um dispositivo unidirecional; ele só permite a passagem de corrente em uma direção (da rede CA para a catenária CC).

Fisicamente, o retificador diodizado impede o fluxo reverso da energia elétrica. Durante a frenagem regenerativa, quando o trem eleva a tensão da catenária ao tentar devolver energia à rede, os diodos bloqueiam esse fluxo, impossibilitando o retorno da corrente para o sistema CA da concessionária. Como resultado, a energia regenerada não pode ser reaproveitada e precisa ser dissipada em resistores, convertendo-se em calor, a menos que outro trem a consuma. Essa limitação representa o principal obstáculo técnico ao reaproveitamento energético em sistemas ferroviários convencionais.

2.4 CONVERSORES QUATRO QUADRANTES (4Q) E IGBT’s

Para um sistema de tração ser bidirecional, é imprescindível que sua subestação permita o fluxo de potência reverso. Estes conversores (inversores) utilizam semicondutores controláveis, como os IGBT’s, em vez de diodos passivos.

Um IGBT é um componente semicondutor de potência que funciona como um interruptor ultrarrápido. Diferente do diodo (que só “abre” para um lado), o IGBT pode ser ligado e desligado milhares de vezes por segundo por um sistema de controle digital.

O termo “4 quadrantes” refere-se à capacidade do conversor de operar em todos os quatro modos de potência:

• Primeiro Quadrante (Tensão e Corrente Positivas): Nesse modo, o trem se move para frente, com energia elétrica sendo fornecida da rede para os motores, que atuam como cargas para impulsionar o veículo.
• Segundo Quadrante (Tensão Negativa e Corrente Positiva): Corresponde à frenagem regenerativa em movimento direto. Os motores, funcionando como geradores, convertem energia cinética em elétrica e devolvem-na à rede, promovendo eficiência energética.
• Terceiro Quadrante (Tensão e Corrente Negativas): Refere-se à tração reversa, utilizada quando é necessário inverter o movimento do trem. Tanto tensão quanto corrente são negativas, assegurando a movimentação para trás com controle preciso de direção.
• Quarto Quadrante (Tensão Positiva e Corrente Negativa): Neste caso ocorre a frenagem regenerativa durante o deslocamento reverso. Assim como no segundo quadrante, há conversão de energia cinética em elétrica, porém enquanto o trem se move de ré, mantendo o aproveitamento energético independentemente do sentido do movimento.

Esta tecnologia torna a linha “permanentemente receptiva”. Toda energia de frenagem que não é usada por outros trens é automaticamente convertida e devolvida à rede pública, eliminando o desperdício em resistores.

2.5 QUALIDADE DE ENERGIA ELÉTRICA (QE) E DISTORÇÃO HARMÔNICA TOTAL (THD).

De forma simplificada, o método de devolução à rede (Grid Return) pode ser caracterizado como uma fonte de Geração Distribuída. Sua aplicação exige que a energia devolvida tenha alta QE, para não prejudicar a rede da concessionária.

O problema é que o chaveamento em alta frequência dos IGBT’s, essencial para a conversão CC-CA, gera “ruído” elétrico, conhecido como harmônico de corrente. A soma desses harmônicos indesejados é medida pela THD.
O THD é utilizado para quantificar o desvio da forma de onda da corrente ou tensão em relação à senoide ideal de referência. Valores elevados de THD podem resultar em diversos problemas práticos, como aquecimento excessivo de transformadores, interferências em sistemas de comunicação e funcionamento inadequado de equipamentos sensíveis conectados à rede.

Onde THD (%) representa a distorção harmônica total em relação à tensão fundamental, VH é o valor eficaz da tensão na ordem harmônica H e V1 é o valor eficaz da tensão fundamental (60 Hz).
Assim, é necessário o uso de filtros robustos (passivos ou ativos) em conjunto com o inversor 4Q, ou similar. O filtro atua em duas ou mais frequências, suprimindo os harmônicos gerados pelo chaveamento dos IGBT’s. Este método de tratamento de dados torna o sinal injetado na rede “limpo” e compatível com as normas internacionais (como a série EN 50121 (CENELEC) e nacionais (ABNT NBR 14039, 2013), garantindo que a energia devolvida seja de alta qualidade.

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GERAL

Este estudo tem como objetivo avaliar, em sistema ferroviário real, o reaproveitamento da energia proveniente da frenagem regenerativa e sua devolução à catenária, sob a perspectiva da eficiência energética e da mobilidade sustentável.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1) Analisar as condições operacionais dos trens

2) Monitorar a corrente e a tensão da catenária

3) Avaliar a Eficiência de Regeneração

4) Discutir a contribuição da frenagem regenerativa para a mobilidade sustentável

4. METODOLOGIA E RESULTADOS

A abordagem metodológica contemplou a aquisição de dados de operação, o processamento das informações e a análise de desempenho energético.

4.1 MONITORAMENTO E REGISTRO DAS VARIÁVEIS

4.1.1 LOCAL DE COLETA E FERRAMENTA DE MONITORAMENTO

Os dados foram obtidos diretamente no trecho operacional da Companhia Paulista de Trens Metropolitanos (CPTM), correspondente à Linha 11–Coral, utilizando Trens Unidade Elétrica (TUE’s) equipados com sistemas de tração e frenagem regenerativa, da Frota 8000. O monitoramento elétrico e operacional foi realizado por meio do software proprietário LeadMind, desenvolvido pela empresa CAF Mobility, integrante do Grupo CAF (Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles). Essa plataforma é responsável pela aquisição e processamento em tempo real dos parâmetros elétricos e mecânicos dos trens.

As variáveis monitoradas incluíram:

1. Corrente e tensão da catenária durante os eventos de frenagem;
2. Condições operacionais do trem (velocidade, aceleração e perfil de via);
3. Fatores de perdas elétricas e eficiência do sistema de recuperação;
4. Energia elétrica, medida em kWh, sob diferentes categorias:

– Net Traction Energy (energia consumida pelo sistema de tração para movimentar o trem);

– Auxiliaries Energy (energia consumida pelos sistemas auxiliares, como iluminação, ar-condicionado e controles);

– Rheostatic Energy (energia dissipada pelo sistema de frenagem resistiva, quando a energia regenerativa não pode ser devolvida à catenária);

– Catenary Regenerated Energy (energia recuperada pela frenagem regenerativa e efetivamente devolvida à catenária).

A coleta desses dados permitiu avaliar a eficiência global do sistema de frenagem regenerativa, quantificar perdas e medir o potencial de reaproveitamento energético em condições operacionais reais.

4.1.2 TRATAMENTO DE DADOS E FREQUÊNCIA DE AMOSTRAGEM

As medições de energia elétrica, registradas em kWh, são geradas automaticamente pelo LeadMind como valores integrados por trem e por dia de operação. Para este estudo, essas grandezas foram consolidadas em totais mensais por variável (Net Traction Energy, Auxiliaries Energy, Rheostatic Energy e Catenary Regenerated Energy) no período de 1º de março a 30 de agosto. Os dados foram consultados na interface web do software e lançados em planilhas eletrônicas, originando os valores apresentados na Tabela 1, que serviram de base para os cálculos subsequentes. Todo o banco de dados é armazenado em servidor digital com cópias de segurança diárias, assegurando rastreabilidade e confiabilidade dos resultados utilizados na análise.

4.2 CÁLCULOS E INDICADORES UTILIZADOS

As medições abrangeram diferentes condições de operação, com variações naturais de massa transportada, velocidade de frenagem e demanda da rede ao longo do período estudado. O horizonte de seis meses forneceu uma amostra estatisticamente representativa, ainda que não se trate de ensaios laboratoriais controlados.

4.2.1 ENERGIA REGENERADA PARA A CATENÁRIA POR MÊS

A Tabela 1, apresenta a distribuição semanal da energia regenerada para a catenária. Observa-se que, ao longo do período estudado, a energia regenerada média por semana foi de 195.906,63 kWh, para um total de 4.701.759,12 kWh em 839.240 km percorridos. As médias semanais por mês variam entre aproximadamente 67.890 kWh (abril) e 268.911 kWh (junho), refletindo a diferença de oferta de serviço e de intensidade operacional ao longo do semestre.

Tabela 1 – Distância percorrida e energia regenerada para a catenária (distribuição semanal e totais mensais)

Observa-se também que os meses de junho e julho concentram os maiores valores de distância e de energia regenerada, indicando maior intensidade de operação e maior potencial de aproveitamento da frenagem regenerativa nesses períodos.

4.2.2 CÁLCULOS E INDICADORES UTILIZADOS

Nesta seção, são apresentados os cálculos e indicadores utilizados para avaliar o desempenho do sistema de frenagem regenerativa.

No total, 36 Trens Unidade Elétrica (TUE’s) foram monitorados diariamente durante o período de ensaio. Ao final do período, os dados mensais acumulados, apresentados na Tabela 1, foram compilados para permitir a determinação dos valores médios do semestre.

a) Energia cinética inicial do trem

No contexto das TUE’s a energia cinética se refere a quantidade de energia que o trem possui devido à sua velocidade.

Fórmula geral:

Onde,

• Ec​ → energia cinética (J)
• m → massa do corpo (kg)
• v → velocidade do corpo (m/s)

Dados apurados da Frota estudada;

• Trem carregado com passageiros→ 480 kg
• Velocidade média do trem→ 70 km/h=19,44 m/s

Logo,

O software de bordo não registra a quantidade diária de viagens realizadas pelas TUE’s. Por isso, foi realizada pesquisa de campo, constatando-se que a frota da Série 8000 realiza em média 200 viagens por dia. Logo, no período de pesquisa ,6 meses, 180 dias é possível concluir que a Energia Cinética do Semestre foi de:

Como apresentado no item anterior, cada TUE possui, imediatamente antes do início da frenagem, uma energia cinética média da ordem de 90 MJ. Esse parâmetro, combinado com o número de viagens e com a duração do período estudado, permite estimar a energia teoricamente recuperável em cada evento de frenagem e no semestre como um todo.

b) Eficiência de regeneração média do semestre

Esse indicador representa o percentual de energia recuperada.

Fórmula geral:

Onde,

• ηregen​ → eficiência de regeneração (%)
• Ecat→ energia regenerada e devolvida à catenária (MJ ou J)
• Ec​ → energia cinética inicial do trem (MJ ou J)

Dados apurados da Frota estudada, por meio do Software;

• Ecat→ 2.706.075 MJ
• Ec​ → 36(quantidade de TUE’s)×90 MJ =3.240MJ

Logo,

Essa proporcionalidade reforça a coerência e estabilidade do sistema de frenagem regenerativa e confirma que a eficiência média de recuperação energética (ηᵣ) se mantém dentro dos valores esperados para sistemas metroferroviários modernos, compatíveis com estudos internacionais (khodaparastan et al., 2018; popescu et al., 2019), logo o desempenho energético observado é consistente com o comportamento típico de frotas urbanas eletrificadas que utilizam recuperação direta de energia para a catenária.

4.2.3 ECONOMIA DE ENERGIA OBTIDA COM A FRENAGEM REGENERATIVA

A frenagem regenerativa permite que uma parcela da energia cinética dos TUE’s, que seria dissipada integralmente em calor pelos freios, seja convertida em energia elétrica e devolvida à catenária. A Tabela 1 apresenta a distribuição semanal dessa energia ao longo dos seis meses analisados, totalizando 4.701.759,12 kWh de energia regenerada em 839.240 km percorridos pela frota no período.

Considerando-se as quatro semanas de cada mês, obtém-se uma energia regenerada média da ordem de 195.906,63 kWh por semana, o que equivale a aproximadamente 783.626,52 kWh por mês de operação. Em termos específicos, isso representa cerca de 5,6 kWh de energia regenerada por quilômetro percorrido, valor compatível com a ordem de grandeza relatada em estudos internacionais sobre sistemas de tração em corrente contínua com frenagem regenerativa (khodaparastan et al., 2018; popescu et al., 2019).

Quando esses resultados são relacionados com a energia cinética total disponível nas frenagens do período, obtém-se uma eficiência global média de regeneração de aproximadamente 36,2%, conforme discutido no item 4.2.2. Em outras palavras, pouco mais de um terço da energia cinética associada às frenagens é efetivamente reaproveitada pelo sistema de tração, reduzindo de forma direta a energia requisitada da rede de suprimento. Essa economia energética contribui para a diminuição do consumo elétrico global da linha e, indiretamente, para a redução das emissões de gases de efeito estufa associadas à geração de energia elétrica, reforçando o papel da frenagem regenerativa como ferramenta de eficiência energética e de mobilidade sustentável.

4.3 ANÁLISE GLOBAL DOS RESULTADOS

Com base nos dados consolidados ao longo de seis meses de observação, apresentados na Tabela 1, que sintetiza a recuperação de 4.701.759,12 kWh (Soma do acumulado mensal de Energia Regenerada mensal) ao longo de 839240 km percorridos, verifica-se que o reaproveitamento da energia proveniente da frenagem regenerativa se mostra tecnicamente viável em condições reais de operação comercial. A energia regenerada apresenta comportamento estável no período analisado e acompanha a variação da distância total percorrida e do número de viagens realizadas pelos trens, resultado coerente com o princípio de que a energia cinética dissipada em frenagem está diretamente relacionada ao perfil de serviço da frota (khodaparastan et al., 2018; popescu et al., 2019).

Sob a perspectiva operacional, os resultados reforçam que a eficiência do reaproveitamento da frenagem regenerativa é condicionada à receptividade da rede, isto é, à existência de trens simultaneamente em aceleração ou de outras cargas conectadas capazes de absorver a energia devolvida à catenária. Em situações de baixa demanda instantânea, parte da energia disponível tende a ser limitada por dispositivos de proteção ou dissipada em elementos resistivos, o que reduz o aproveitamento global. A literatura destaca que o ajuste do diagrama de marcha, a coordenação entre partidas e a configuração das subestações de tração são fatores essenciais para maximizar o uso da energia regenerada (popescu et al., 2019; siemens, Sitras pci; abb, Enviline ers).

Do ponto de vista energético, os valores de energia regenerada obtidos ao longo do período analisado situam o sistema estudado em patamar compatível com referências internacionais para aplicações de frenagem regenerativa em redes de corrente contínua, indicando potencial significativo de redução do consumo elétrico total de tração. Consequentemente, há contribuição indireta para a diminuição das emissões de gases de efeito estufa associadas à geração de energia elétrica, em linha com o que é reportado por estudos recentes sobre eficiência energética em sistemas ferroviários (khodaparastan et al., 2018; popescu et al., 2019).

Por fim, destaca-se que o aumento do aproveitamento da energia regenerada deve ser analisado em conjunto com os requisitos de qualidade de energia na rede de tração. A inserção de conversores eletrônicos de potência e a operação em modo regenerativo podem alterar o conteúdo harmônico de tensão e corrente, exigindo conformidade com normas específicas, tais como CENELEC EN 50163 e EN 50121, IEEE Std 519-2014 e a série IEC 61000-4-7/4-30. Embora a presente pesquisa não contempla medições dedicadas de distorção harmônica total, os resultados obtidos indicam a relevância de estudos futuros que integrem a avaliação da eficiência energética com a análise de qualidade de energia, de modo a garantir que o aumento do reaproveitamento não comprometa o desempenho eletromagnético do sistema de tração.

5. CONSIDERAÇÕES ÉTICAS E CONFIDENCIALIDADE

O software LeadMind, utilizado na aquisição e no tratamento dos dados deste estudo, é de uso restrito da CAF Mobility, integrante do Grupo CAF (Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles), não estando disponível ao público em geral. Em virtude de cláusulas de confidencialidade, alguns detalhes técnicos de implementação, telas internas e parâmetros específicos do sistema não são apresentados neste trabalho. Os dados utilizados referem-se exclusivamente a grandezas agregadas de operação (energia, distância, número de viagens), sem qualquer identificação de passageiros, colaboradores ou informações sensíveis de caráter comercial. Ainda assim, a metodologia de coleta, consolidação e análise dos dados é descrita de forma a permitir a reprodutibilidade do procedimento experimental em ambientes equivalentes, bem como a rastreabilidade e a confiabilidade dos resultados obtidos, respeitando integralmente as normas internas de sigilo e os princípios éticos aplicáveis à pesquisa em engenharia.

6. CONCLUSÃO

O presente estudo confirmou a viabilidade técnica do reaproveitamento da energia proveniente da frenagem regenerativa em condições reais de operação ferroviária, com base no monitoramento contínuo de grandezas elétricas e variáveis operacionais. Os resultados demonstraram que a energia recuperada apresenta comportamento dinâmico, variando conforme a demanda da linha e a receptividade da rede de tração, mantendo coerência com o regime operacional — incluindo dias úteis, feriados, intervenções de manutenção e alterações de headway.

De forma geral, a análise válida a possibilidade de recuperação efetiva de energia em sistemas ferroviários reais e fornece subsídios técnicos para a modernização da infraestrutura elétrica e a implementação de políticas de eficiência energética. A transição para um modelo mais sustentável, baseado em soluções de engenharia de potência e conversores bidirecionais (4Q), representa o próximo passo lógico e necessário para otimizar o consumo elétrico e consolidar práticas mais verdes no transporte urbano.

Como trabalhos futuros, recomenda-se:

(i) ampliar a base temporal de coleta de dados, de modo a captar efeitos sazonais e variações de demanda;

(ii) quantificar a eficiência de recuperação sob diferentes condições operacionais;

(iii) desenvolver análises técnico-econômicas (CAPEX/OPEX) voltadas à implementação de subestações reversíveis e sistemas de armazenamento estacionário (BESS/Supercapacitores);

(iv) realizar campanhas específicas de medição de THD e qualidade de energia, avaliando conformidade com normas internacionais; e

(v) investigar estratégias de controle coordenado entre trens e subestações para maximizar a recuperação energética e reduzir perdas resistivas.

Em síntese, o estudo reafirma o papel estratégico da frenagem regenerativa na eficiência energética dos sistemas metroferroviários e destaca seu potencial como solução sustentável e economicamente vantajosa para o futuro da mobilidade elétrica.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT. NBR 14039:2013 — Instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV. Rio de Janeiro, 2013. Disponível em: <https://www.abntcatalogo.com.br>. Acesso em: 26 nov. 2025.
ABB. Enviline ERS — energy recuperation system for DC traction. Disponível em: <https://library.e.abb.com/public/348174e8288f4093a3eca60b7d05d4a2/Enviline%20ERS%20EN.pdf>. Acesso em: 26 out. 2025.

CENELEC. EN 50121 (série) — Railway applications – electromagnetic compatibility. Acesso em: 26 out. 2025.

CENELEC. EN 50163 — Railway applications – supply voltages of traction systems. Acesso em: 26 out. 2025.

IEC. IEC 61000-4-7 — General guide on harmonics and interharmonics measurements and instrumentation. Acesso em: 26 out. 2025.

IEC. IEC 61000-4-30:2015 + A1:2021 — Testing and measurement techniques – power quality measurement methods. Disponível em: <https://webstore.iec.ch/en/publication/68642>. Acesso em: 26 out. 2025.
IEEE. IEEE Std 519-2014 — Recommended practice and requirements for harmonic control in electric power systems. Disponível em: <https://standards.ieee.org/ieee/519/3710/>. Acesso em: 26 out. 2025.

KHODAPARASTAN, M. et al. Recuperation of regenerative braking energy in electric rail transit system. 2018. Disponível em: <https://arxiv.org/pdf/1808.05938>. Acesso em: 26 out. 2025.

MERMEC GROUP. Catálogo de Soluções [ou Company Profile]. [S.l.: s.n.], 2023. 1 p. Disponível em: https://www.mermecgroup.com/. Acesso em: 9 dez. 2025.

POPESCU, M. et al. A review of the energy efficiency improvement in DC railway systems. Energies, 2019. Disponível em: <https://www.mdpi.com/1996-1073/12/6/1092>. Acesso em: 26 out. 2025.

SIEMENS. Sitras PCI — self-commutated IGBT inverter for DC traction power. Disponível em: <https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid%3A35e5eef8-0c74-4b7f-b350-9dede43a89e2/siemens-sitras-pci-pi-en.pdf>. Acesso em: 26 out. 2025.

WILLIK NETO, Alexandre. Eletrificação ferroviária por corrente contínua e alternada (Visão Geral e Comparação). Blog de Alexandre Willik Neto, 28 mar. 2021. Disponível em: https://alexandrewillikneto.wordpress.com/2021/03/28/eletrificacao-ferroviaria-com-corrente-continua-e-alternada-visao-geral-e-comparacao/. Acesso em: 9 dez. 2025.

INFORMAÇÕES SOBRE OS AUTORES

^[1] Graduando Engenharia Elétrica; Ensino Médio Completo. ORCID: https://orcid.org/0009-0003-2071-2160.

^[2] Graduando Engenharia Elétrica; Ensino Médio Completo. ORCID: https://orcid.org/0009-0000-8565-369X.

^[3] Graduando Engenharia Elétrica; Ensino Médio Completo. ORCID: https://orcid.org/0009-0004-5300-0888.

^[4] Graduando Engenharia Elétrica; Ensino Médio Completo. ORCID: https://orcid.org/0009-0004-7426-089X.

^[5] Graduando Engenharia Elétrica; Ensino Médio Completo. ORCID: https://orcid.org/0009-0005-4666-6531.

^[6] Graduando Engenharia Elétrica; Ensino Médio Completo. ORCID: https://orcid.org/0009-0001-3002-8499.

Contribuição dos autores:

Bianca Aparecida Ferreira: Concepção e planejamento.

João Pedro Teotonio Mota de Lima: Redação e ajustes do trabalho.

Lucas Rodrigues Cogo: Pesquisa do Conteúdo.

Marcus Vinícius dos Santos Batista: Cálculo e fórmulas.

Ronaldo Batista de Souza Junior: Criação de imagens e formatação.

Walisson de Aguilar Arueira: Busca de revista para a publicação.

INFORMAÇÕES SOBRE O MATERIAL

Conflito de interesse:

Não há conflito de interesse.

Agradecimentos e Financiamento:

Não há financiamento.

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• ISSN (versão eletrônica): 2448-0959
• Licença Creative Commons: Este trabalho está licenciado com uma Licença Creative Commons – Atribuição 4.0 Internacional.

Histórico da Publicação:

Material recebido: 17 de novembro de 2025.

Material aprovado pelos pares: 02 de dezembro de 2025.

Material editado aprovado pelos autores: 09 de dezembro de 2025.