O Estudo de Arco Elétrico é realizado criteriosamente de modo que possamos analisar as energias incidentes causadas por ocorrências do arco elétrico.

O mesmo apresenta uma série de conceitos básicos que serão descritos a seguir:

 

 – Arco Elétrico

É a energia liberada entre dois condutores ou entre um condutor e a terra. Essa energia é gerada através de uma corrente elétrica que percorre o mesmo.

 

– Energia Incidente Normalizada

No instante que ocorre um curto-circuito, o espaço é tomado por uma energia gerada pelo arco de duração média de 200ms em um corpo humano situado a 600 mm do arco em questão.

A energia incidente é função da tensão, da corrente de curto-circuito, e do tempo de atuação dos dispositivos de proteção do sistema. A energia incidente é inversamente proporcional à distância de trabalho.

 

– Energia Incidente

Energia calculada a partir de valores da Energia Incidente Normalizada, cuja mesma incide sobre a pele ou vestimenta do trabalhador.

 

– ATPV (Arch Thermal Performance Value)

Desempenho térmico do material, ou seja, a transmissão do calor causado pela energia incidente sobre um determinado metal, podendo causar queimaduras de até segundo grau em uma pessoa que esteja próxima da situação em questão.

 

– Distância Segura de Proteção

Distância mínima na qual o trabalhador deve se encontrar da fonte de um arco que, por exemplo, possa ter uma energia de 1,2 cal/cm2, o que pode causar queimaduras de segundo grau em seu corpo caso ele não esteja devidamente protegido.

 

– Zona de Risco (conforme NR-10)

Entorno de parte condutora energizada, não segregada, acessível inclusive acidentalmente, de dimensões estabelecidas de acordo com o nível de tensão, cuja aproximação só é permitida a profissionais autorizados e com a adoção de técnicas e instrumentos apropriados de trabalho.

 

– Zona Controlada (conforme NR-10)

Entorno de parte condutora energizada, não segregada, acessível, de dimensões estabelecidas de acordo com o nível de tensão, cuja aproximação só é permitida a profissionais autorizados.

Figura 1 (NR-10) – Distâncias no ar que delimitam radialmente as zonas de risco, controlada e livre

 

Figura 2 (NR-10) – Distâncias no ar que delimitam radialmente as zonas de risco, controlada e livre, com interposição de superfície de separação física adequada

Onde:

ZL = Zona livre

ZC = Zona controlada, restrita a trabalhadores autorizados.

ZR = Zona de risco, restrita a trabalhadores autorizados e com a adoção de técnicas, instrumentos e equipamentos apropriados ao trabalho.

PE = Ponto da instalação energizado.

SI = Superfície isolante construída com material resistente e dotada de todos dispositivos de segurança.

Tabela 1 – Raios de delimitação de zonas de risco, controlada e livre (conforme NR-10).

 

Metodologia de Cálculo

– Corrente de Arco Elétrico

O cálculo de energia incidente é realizado, através da corrente de curto sólida, onde no caso nós convertemos a mesma para a corrente de arco equivalente.

O método de cálculo das correntes de curto proposto na Norma IEEE 1584 é apresentado no Std. 141 – 1993 da IEEE.

Para a determinação das correntes de arco, utilizamos o procedimento descrito na Norma IEEE – 1584 e anexo D.8.2 da NFPA-70E

 

Onde:

I_a= Corrente de Arco [kA]

K= -0,153 para configuração aberta

K= -0,097 para configuração fechada (in box)

Ibf=Corrente de falta trifásica simétrica RMS [kA]

V=Tensão do Sistema [kV]

G=Gap entre condutores [mm]

 

– Cálculo da Energia Normalizada

A energia Normalizada é calculada conforme apresentado no item 5.3 da Norma:

 

 

Onde:

E_N = Energia Normalizada [J/cm²]

K₁= -0,792 para configuração aberta.

ou

K₁= -0,555 para configuração fechada.

K₂=0 para sistemas isolados ou aterrados por resistência.

ou

K₂=-0,133 para sistemas solidamente aterrados.

G=Gap entre condutores [mm].

 

– Cálculo da Energia Incidente

 

Onde:

E=Energia Incidente [J/cm²]

Cf=1 para tensões <1 KV

Cf=1,5 para tensões ≥ 1KV

E_N= Energia normalizada [J/cm²]

t= Tempo de atuação da proteção.

D=Distância de Trabalho [mm].

X=Expoente de Distância (conforme tabela a seguir)

NFPA70E anexo D – Tabela D.7.2: Fator para Equipamentos e classes de tensão

NFPA70E anexo D – Tabela D.7.3: Distância Típica de Trabalho

– Tempo de Resposta dos Equipamentos de Proteção

Com o tempo obtido no coordenograma (estudo de seletividade) do mesmo, somamos a este o tempo de atuação correspondente do dispositivo de proteção, onde cada dispositivo possui um tempo inerente que varia de fabricante para fabricante.

A tabela a seguir foi extraída da Norma IEEE – 1584 nos fornecem valores de tempo típicos para atuação do sistema de Seccionamento:

– Distância Entre Fases (GAP)

Através de ensaios padronizados, foi obtida uma série de valores de referência focados na distância de trabalho e no tempo de atuação da proteção. E de acordo com esses valores podemos ter o GAP entre as fases recomendados para o cálculo, verificadas na tabela a seguir extraída da Norma IEEE – 1584:

E a partir dessa metodologia de cálculo é possível, então, determinar em cada ponto da instalação os níveis de energia incidente e definir os níveis de EPI´s (vestimenta) que devem ser usadas pelos trabalhadores quando forem executar serviços próximo ou no local do equipamento/painel energizado, e definir as distâncias seguras de aproximação de acordo com a norma vigente e com os dados obtidos no estudo.

Cabe ressaltar que é necessária revisão do estudo de arco elétrico, sempre que houver alterações do sistema elétrico da concessionária, alterações significativas de carga ou instalação de novos transformadores e/ou geradores, mudanças significativas nos circuitos de alimentação dos painéis, troca/substituição dos dispositivos de proteção e alteração das filosofias das proteções do sistema.

 

Fonte: EA – Engenheiros Associados

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Palavras Chaves:

Arco elétrico. O que é arco elétrico? Arco fotovoltaico. O que é arco eletrico? Arco eletrico.