Capítulo V - osetoreletrico.com.br · os equipamentos de proteção individuais (EPI) e coletivos (EPC) para a realização de trabalho de intervenção. No entanto, muitas vezes

52O Setor Elétrico / Maio de 2010

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Luiz Felipe Costa e Rogério Barros*

Açõesquegarantamumamaiorsegurançaparaoempregadonoseuambientedetrabalhotêmse

popularizadonosúltimosdezanos.Naáreadeeletricidade,esseprocessotemacontecido,sobretudo,após

apublicaçãodasegundaversãodaNormaRegulamentadoranº10,em2004,aNR10,quedispõesobre

medidasdecontroleesistemaspreventivosaseremimplantadosparagarantirasegurançaeasaúdedo

trabalhadoreminstalaçõeseserviçosdeeletricidade.

Considerandoarelevânciadotema,desde2003,éorganizadonoPaísoSeminárioInternacionalda

EngenhariaElétricanaSegurançadoTrabalho(ElectricalSafetyWorkshop),oESWBrasil,emquesão

apresentadostrabalhosdesenvolvidossobreoassuntoporprofissionaisepesquisadoresdaárea.Osartigosque

compõeessesfascículosde“Segurançadotrabalhoemeletricidade”foramselecionadosdentreostrabalhos

apresentadosnoúltimoESW,realizadoentreosdias22e24desetembrode2009emBlumenau(SC).

Comacrescenteconscientização,nosdiversossegmentosindustriais,dosriscosassociadosaostrabalhos

emeletricidade,existetambémacrescentepreocupaçãocomousodeconjuntosdemanobraecontrole,

tantoembaixaquantomédiatensão.Arealidadeatualéqueaespecificaçãoeaoperaçãodosconjuntosde

manobraecontroledepotência(CMCP),taiscomoCentrosdeControledeMotores(CCM)eCentrosde

DistribuiçãodeCargas(CDC),noqueserefereàssuascaracterísticaseaplicações,aindarepresentamuma

zonanebulosaparaamaioriadosusuários.Muitosprofissionaisaindaempregamcomocritériosúnicosde

projetoosníveisdetensõesecorrenteselétricasoperacionaisdaaplicação.

Acadadia,osprofissionaisdaáreaelétricaestãose

deparando com novos desafios, provenientes dos altos

valoresde energia incidente, liberadaemdescargaspor

arcoselétricos,queestãoassociadasaatividadesqueeram,

antes,consideradasderotina.E,dentrodestecontexto,um

Conjunto de Manobra e Controle de Potência (CMCP)

podemuitas vezes estar posicionado em um ponto do

sistemaelétricocomaltosníveisdeenergia.

Muitos setores já reconhecem a real importância

da identificaçãoedaprevençãodos riscosassociadosà

ocorrênciadearcoselétricos.Porcontadisso,percebe-se

a necessidade de se quantificar os níveis existentes

de energia incidente no ponto da instalação e de se

estabelecerosprogramasdesegurançaque,entreoutros

pontos,envolveousodeetiquetasinformativasdosvalores

deenergiapresente,distânciasdesegurançaeascategorias

derisco,conformelistadonaNFPA70E(daNationalFire

Protection Association, a associação responsável pelas

normasderegulamentaçãoemsegurançadeconstruções,

instalaçõeselétricaseprevençãodeincêndiosnosEstados

Unidos),quedeveconsiderarosrequisitosespecíficospara

osequipamentosdeproteçãoindividuais(EPI)ecoletivos

(EPC)paraarealizaçãodetrabalhodeintervenção.

No entanto, muitas vezes os valores encontrados

se mostram incompatíveis com condições seguras de

trabalho.Emoutraspalavras,aabordagemdoproblema

não se encerra simplesmente como fimdo cálculo da

energiaincidenteeaconsequentecategoriaderiscoem

que se enquadram os requisitos de um EPI ou EPC.O

conhecimentodoestadodaartedeprojetoedeusode

conjuntos demanobras e controle de potência permite

diminuir as chances de ocorrência de arcos internos

e mitigar os seus possíveis efeitos, aumentando as

probabilidadesdesalvaguardaravidahumana.

Capítulo V

Segurança humana e patrimonial diante de descargas de energia por arco elétrico em conjuntos de manobra e controle de potência


Apoio

Têm-se, atualmente, opções disponíveis para a melhoria das

condiçõesdesegurançacomareduçãodosníveisdeenergiaincidente,

especialmentenoscasosemqueestesvaloresseencontramacimade

40cal/cm².Entreelas,podemoscitar:

•Usodeconjuntosdemanobraecontroledepotênciacomconstrução

resistenteaosefeitosdevidosaumarcointerno;

•Usodeconjuntosdemanobraecontroledepotênciacomlimitação

dos níveis de energia associados a um arco elétrico, por filosofia

predefinidadalimitaçãodecorrentesdefalhaoupelousodedispositivos

redutoresdeníveisdeenergiarelacionadaaarco;

•Usodeconjuntosdemanobraecontroledepotênciacomsegurança

aumentadapelousodetécnicasdereduçãoderiscodeacidente,por

meiodalimitaçãodepossíveiscausasdearcointerno;

• Modificações nas filosofias e sistemas de proteção contra

sobrecorrente;

• Uso de monitoramento contínuo e ferramentas de diagnóstico

preditivo;

•Adoçãodepráticassistematizadasdemontagem,comissionamentoe

manutençãodeequipamentoseinstalações.

Cenário atual A própria definição de risco dos perigos de descarga por arco

elétrico apresentada pela NFPA indica que esta é “uma condição

perigosa associada à liberação de energia causada por um arco

elétrico”.Assim, toda a abordagem desenvolvida pelos documentos

NFPA70E-2009eIEEEStd1584-2002sefocanoconceitodeenergia

enocálculodequantificaçãodesuapartetérmica.Ouseja,aanálise

seconcentranocalorqueestáassociadoàenergia liberadaquando

ocorreumeventodearcoelétrico.Sendoqueaenergiaincidenteem

umpontoédefinidacomosendo“aquantidadedeenergiaimpostaem

umasuperfície,acertadistânciadafonte,geradaduranteaocorrência

deumarcoelétrico”.

Assim, seguindo-se esta abordagem, os estudos visam, primeiro,

determinaroníveldeenergiatérmicaemcal/cm²e,então,enquadrá-lo

emumaclassificaçãodonívelderiscoqueexisteparaosprofissionais

queestarãoexpostosduranteasatividadeseosserviçosassociados,de

modoasedefinirasmedidasnecessáriasparasemaximizarasegurança

humanaepatrimonial.

ParasedefiniraaplicaçãodeumCMCPeosníveisreaisdeenergia

disponívelnopontodeusodoequipamentoeassuaspossíveiscausas,

énecessáriodesenvolverduasetapasdeestudosdeengenharia.

Aprimeiraetapaestáassociadaaoarranjodosistemaelétricoem

função das necessidades domesmo e da interação, ou não, com a

concessionáriadeenergia:

•Definiçãodafilosofiadeoperaçãoaserusadanosistema(acoplamento

comaconcessionárialocal,geraçãoindependente,cogeração,ouso

dedisjuntoresdeinterligaçãofechadosdemodopermanenteounão,

a aplicação permanente ou temporária de reatores limitadores de

corrente,etc.);


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e •Estudosdefluxodecarga(parasevalidaraspossíveisconfiguraçõesa

seremusadasnosistemaelétrico,entreoutros);

•Cálculodasquedasdetensãodevidasàpartidadegrandesmotores

(paraidentificarrequisitosderearranjodosistemaelétricooualteração

deespecificaçãodeequipamentosoudosníveisdetensãousadosna

instalação).

Asegundaetapaestáassociadaàdeterminaçãodascorrentesde

faltaeosrespectivostemposdeeliminação:

• Cálculo dos valores máximos e mínimos das correntes de curto-

circuito,tantoostrifásicosquantoosmonofásicos,conformeaspossíveis

configuraçõesdeoperação;

•Estudosdecoordenaçãoeseletividadedosistemadeproteção.

Somente então pode-se iniciar a análise da energia incidente

edosmétodosquepodemseradotadosparaasuaprevençãoea

mitigaçãodeseusefeitos.Assimsendo,todavezquefordefinidaa

necessidadedeumtrabalhadoratuardentrodeumazonaqueestá

sujeitaaosefeitosdeumadescargaelétrica,énecessáriaaanálisede

riscosdearcoelétrico.

Comosvaloresestimadoscombasenaatividadeaserexercida(pelo

usodetabelas,comoasfornecidaspelaNFPA)ouobtidospormeiode

cálculos,sãodefinidasascategoriasderiscosconformefaixasdevalores

dosníveisdeenergiaincidente.Assim,seguindo-seumadiretrizdese

preveniroulimitarosferimentos(comoqueimadurastratáveislimitadas

àsde2ºgrau)aoserhumano,sãodefinidasasvestimentasapropriadas,

sejamEPIsouEPCs,alémdaspráticasedistânciassegurasdetrabalho

paraolocalemqueaatividadeseráexercida.

Apesar de tanto a NR 10 quanto a NFPA 70E estabelecerem

distâncias mínimas para evitar a eletrocussão (choque elétrico)

provocada por um arco estabelecido no ar em condições de

perturbação deste dielétrico, os valores não englobam os efeitos

resultantesdaenergiadeumarcoelétrico.Ofatoéqueadistância

mínimaparaproteçãocontraos efeitosdeumarco elétricopode

sermaioroumenordoqueadefinidaparazona livredechoque

elétrico.Daíanecessidadedeseadotarapráticadeanálisederiscos

associadosaosperigosdeumarcoelétrico.

A Tabela 1 apresenta resumidamente os requisitos básicos das

vestimentasaseremusadasemserviçosdeeletricidade.

Tabela 1 CaTegorias de risCos (Com o valor limiTe da faixa de energia inCidenTe) – requisiTos para vesTimenTas, segundo a edição de 2009 da nfpa 70e

Categoriasderisco(HRC)

0

1

2

3

4

EnergiaincidenteCal/cm²(J/cm²)

N/A

4(16,74)

8(33,47)

25(104,6)

40(167,36)

Ref.:NFPA70E(tab.130.7(C)(11))

Requisitosdevestimentaemfunçãodaenergiaincidenteedacategoriaderiscos

Materialinflamável,masquenãoderreta.(Ex:algodãonãotratado).

CamisaFRecalçaFRoucapaFRparaaHRC.

CamisaFRecalçaFRoucapaFRparaaHRC.

CamisaFRecalçaFRoucapaFRparaarcoconformeaHRC.

CamisaFRecalçaFRoucapaFRparaarcoconformeaHRC.

Nota:FR=FlameResistant,ouseja,materialresistenteàchama.

Apartirdocálculodeenergiaincidenteseestabelecetambémo

valordoraiodealcance,emmetros,dazonaderiscodeexposiçãoao

nívelcalculadoparaestaenergiaperigosa.Quantoaoraiodealcance

da zonade risco, é interessanteobservar queo focode análise se

encontracentradonaexposiçãodiretadaspartesenergizadas,sema

interposiçãodebarreiras.Emoutraspalavras:ousodebarreirasfísicas,

que sejammecanicamente resistentes e que também atendam aos

requisitosdesegurança,eliminaasexigênciasdedistânciasmínimas

relativasaochoqueelétricoeenergiaincidente.

A energia incidente em um ponto, proveniente de um arco

elétrico,dependefundamentalmentedosseguintesfatores:

•Correntedefaltapresumidanoponto;

•Tempodeeliminaçãodafaltaparaascondiçõesdearco;

•Distânciaentreotrabalhadorepontodearco.

Outros fatores que afetam também os níveis disponíveis de

energiaemumpontosão:

•Tensãodeoperação;

•Distânciaentreeletrodos;

•Tipodeaterramentodoneutrodosistemaelétrico.

Partindo dos pontos citados, em uma primeira abordagem,

umprofissionalpoderiaserlevadoacrerqueoslocaiscommaior

risco para trabalho em equipamentos energizados são aqueles

que apresentam valores altos de curto-circuito e tempos totais

de interrupção altos. Poréma realidade émais complexa e exige

outroscuidados.Porexemplo,umafalha,quevenhaaocorrerentre

os terminais secundários de um transformador e o elemento de

manobraeproteçãoajusante,deveserdetectadaeeliminadapor

suaproteçãonoprimário.

Nesta condição, para unidades ou bancos trifásicos ligados

em“triângulo–estrelaaterrado”,nocasodeumafaltafase-terra,

haverá valores reduzidos de corrente de curto-circuito refletidos

noprimárioque,emfunçãodaproteçãoadotada,podenoslevar

a registrar tempos altos de resposta na eliminação da falha. Por

exemplo,umfusívelprimárionestecontextopodeviratertempos

maioresde interrupçãoqueumsegundo;oquenos levariaa ter

valoresdeI2t(energia)queiriamcomprometerasegurança.

Por fim, existe o fato de termos, devido aos ajustes que são

adotadosparaacoordenaçãoeseletividadedasproteções,tempos

deeliminaçãodefaltascomvalorescadavezmaisaltos,àmedida

quenosaproximamosdoponto inicialda instalação (entradada

concessionária,ramalprincipaldealimentação,etc.).

Energia liberada por um arco elétrico O perigo associado à liberação intempestiva de um arco

elétricoémuitogrande.Umprofissionalexpostoaosriscosdetal

eventoencontra-sesujeitoàsdiversasformasdeenergialiberadas

peloarco. Elas vãoalémda térmicae incluem tambémdiversos


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e tiposcomo:elétrica,acústica,química,mecânicaeporradiação,

sendoquetodassemanifestamdealgumaformafísica:

•Calorintenso;

•Liberaçãodegasesenuvenstóxicas;

•Lançamentodepartesepeças;

•Projeçãodemateriaisderretidos(aço,cobre,alumínio,etc.);

•Barulhoexcessivo(existemregistrosdeníveisderuídoacimade

120dB)provocadopelaexpansãosupersônicadoar;

• Ignição de produtos circundantes, tais como: poeiras, gases e

vaporesinflamáveis;

•Ondasdepressão;

•Luminosidadeintensa.

No que diz respeito aos conjuntos de manobra e controle,

deve-seatentarparaofatodequeagrandemaioriadosacidentes

ocorremquandoháintervençãonosequipamentos,ouseja,com

asportasouanteparosabertos;oquevaicontraaprópriaessência

da análise da adequaçãodeumconjuntodemanobra quanto a

sua classificação IAC (do inglês, InternalArcClassification). Este

fatoéreforçadonaabordagemdasnormalizaçõesANSIeIECtanto

em conjuntos de média quanto de baixa tensão. Isso porque a

verificaçãodesuportabilidadedosefeitosdeumarcointernonãoé

obrigatóriaeestásujeitaaumacordoentreusuárioefabricante.

Émuitoimportantelembrartambémquemuitasatividadesde

operaçãoeagrandemaioriadasdemanutençãoocorrem,defato,

muito próximas ao ponto focal de energia incidente. Em outras

palavras,asatividadesfeitascomportasabertasoucombarreiras(a

exemplodetampasecoberturas)removidas.Fatoestequeinvalida

todaaanáliseeoresultadogeradopelodesempenhoobtidonos

ensaios descritos nas normas relativas aos tópicos do parágrafo

anterior.

Sendo assim, muito mais do que a preocupação de como

um conjunto de manobra e controle deve se comportar diante

deumeventodearcointerno,oqueprecisaexistirporpartedos

responsáveis pela especificação e fornecimento de conjuntos de

manobra e controle é uma abordagemefetiva da prevençãodas

causas de falha e da mitigação dos riscos de exposição de um

trabalhadoraosefeitosproduzidosporumeventualarcocomporta

abertaouausênciadetampasouanteparo.

Soluções para a redução da energia e mitigação de seus

possíveis efeitos

Um trabalho de avaliação dos riscos associados a um arco

elétrico nos diversos pontos de um sistema elétrico irá, muito

provavelmente, mostrar pontos com altos níveis de energia

incidente.Emmuitoscasos,estevalorpodepassarde40cal/cm².

A escolha de tecnologias complementares à filosofia de

segurança nos casos de conjuntos de manobra e controle de

potênciaécadavezmaisdeterminantenosucessoemseproteger

a vida humana e preservar os bens materiais associados a uma

instalação.Noscasosemqueosmesmosestãoassociadosaaltos

níveisdeenergiaincidente,podem-seadotardiversasabordagens

paraareduçãodestesníveiseamitigaçãodeseusefeitos,conforme

apresentadoaseguir.

Conjunto manobra e controle resistente aos efeitos de um arco interno

Soluções do tipoAR (Arc Resistant, em português, resistente

aosefeitosdeumarcointerno)sãocadavezmaisusadasemmédia

tensão, sobretudopela IAC,do inglês InternalArcClassification,

conforme a IEC 62271-200 e aNBR equivalente. Estes tipos de

CMCP fornecem uma melhoria na segurança dos operadores e

do pessoal circulando nas proximidades.A ideia por trás destes

equipamentos é redirecionar a energia, de modo a proteger o

ser humano próximo. Esta solução se enquadra dentro de uma

abordagemdotiporeativa.Ouseja,acaracterísticaARsurgecomo

umareaçãoaumarcointernoquejátenhaocorrido.

Ummodo de visualizarmos o quanto os CMCPs que sejam

resistentesaosefeitosdearcointernopodemproporcionardeganho

em termosde segurançahumanaépormeiodacomparaçãode

comoanormaNFPA70Eemsuatabela130.7(C)(9),queclassifica

acategoriaderiscodecertasatividadesrelativasaosconjuntosde

manobraecontrolecomtensõesentre1kVe38kV.Umextratode

partedatabelamencionadaéapresentadoaseguir.

Nestematerialépossívelsecompararoníveldacategoriade

riscoaserconsideradoparaatividadespredefinidas,quandoexistir

aausênciadoestudopréviodeanálisedeenergiaincidente.Como

esta tabela foi criada originalmente para o universo das normas

NFPA,ANSI,IEEEeNEMA,sãoutilizadosostermosmetalcladearc

resistant.Oprimeirotermo,definidopelosrequisitosedefinições

danormaIEEEC37.20.2,podeserassociadoàclassificaçãoLSC-2B

/PMdaIEC62271-200edaNBRequivalente.Jáosegundotermo,

quetemassuasorigensnaIEEEC37.20.7,estádiretamenteligado

àclassificaçãoIAC,doinglêsInternalArcClassification.

Tabela 2exTraTo da ClassifiCação da CaTegoria de risCo (HrC) Conforme a aTividade a

ser desempenHada no Caso de falTa do esTudo Com a análise de energia inCidenTe disponível no loCal (fonTe: Tabela 130.7(C) (9) da nfpa 70e / 2009)

TiposdeatividadeOperaçãododisjuntorcomaportaabertaOperaçãododisjuntorcomaportafechada

MovimentaçãododisjuntorcomaportaabertaMovimentaçãododisjuntorcomaportafechada

MovimentaçãodagavetadeTPscomaportaabertaMovimentaçãodagavetadeTPscomaportafechadaAberturadeportascomexposiçãodepartesvivas

Remoçãodecoberturasaparafusadascomaexposiçãodepartesvivas

Metal-clad42444434

ArcResistantN/A04040N/AN/A

Umpontointeressanteasedestacarnestescasoséofatode

quealémdeoferecerproteçãoaosefeitostérmicosdoarco,um

CMCP–AR,graçasaosseussistemasdeexaustão,vaideencontro

àpreocupaçãocrescentecomaspossíveis sequelascriadaspor

ondasdepressão.


Apoio

Outro ponto complementar para o caso de CMCP-AR (IAC),

principalmente em média tensão, em que encontramos níveis de

energiadearcosmaiores,deveserapreocupaçãocomosgasesque

vãosurgiremdecorrênciadoarco.Nenhumanormaparaconjuntosde

manobraecontroleeinstalaçõeselétricas,tantoemmédiaquantoem

baixatensão,avaliaopossívelescapedegasestóxicosprovenientesda

queimadosmateriaisexistentesinternamentenopainel.Daíumaforte

urgênciaemseconsideraraformadeescapedegasesparasuarápida

remoçãodasalaemqueosequipamentosestãoinstalados,ficando

claraanecessidadedousodedutosparaguiaramaiorquantidade

possíveldestessubprodutosparaforadoambiente.

Apesardetodasassuasvantagensepossibilidades,oCMCP-AR

Figura 1 – CMCP-AR com sistema coletor de gases durante o ensaio de verificação dos requisitos IAC.

(IAC)aindanãorepresentaasoluçãodefinitivaparaosproblemasde

intervençãodiretaaoscompartimentosinternos.Issosedeveaofato

dequeagrandemaioriadosacidentesemconjuntosdemanobrae

controleocorrequandoháintervençãoneles,ouseja,comasportas

ouanteparosabertos.Estasoluçãoéconsideradadotipoqualitativo,

vistoquenãodefinimosumvalorcalculadoparareduçãoobtidana

energiaincidente.

Conjunto manobra e controle com limitação dos riscos de ocorrência de um arco elétrico

Conformejámencionadoanteriormente,muitasdasatividadesusuais

deoperaçãooumanutençãoocorrempróximasdepontosfocaisde

energiaincidente.Sendoassim,muitoalémdapreocupaçãodecomo

umCMCPvaisecomportardiantedeumarcointerno,osprofissionais

responsáveispelaespecificaçãoefabricaçãodeconjuntosdemanobra

e controle devem ter uma abordagem pró-ativa da prevenção das

causas de falha e da mitigação dos riscos associados aos efeitos

produzidospeloarco.TantooanexoAdaIEC62271-200quantoo

anexoBdaIEEEC37.20.7procuramdescreveraspossíveiscausasda

ocorrênciadeumarcointernoeaspossíveismedidaspreventivas.

I. Limitação das causas de falha interna

Segregaçãodecompartimentos,unidadesepartesdeumconjunto

demanobraecontroledepotência. Estaabordagemdeve seruma

constante para todos os projetos novos. Sendo que, no caso de


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e equipamentosexistentes,masqueaindanãotenhamsidoinstalados,

um processo de adequação das modificações pertinentes deve

serdiscutidocomo fabricanteoriginal e implementadodentrodas

possibilidadesdoprojetoconstrutivo.

Emque:

1.Compartimentodecontrole(BT);

2.Dispositivosdealíviodepressão(flaps);

3.Compartimentodebarras;

4.Compartimentodeelementoprincipaldemanobra;

5.Disjuntorextraível;

6.Transformadoresdecorrente(TCs);

7.Compartimentodecabos;

8.Chavedeaterramento;

9.Guilhotinas(shutters).

• A)Usodeconjuntosdemanobraecontroledemédiatensão:

Recomenda-se o uso LSC2B-PMou LSC2B-PI. Em casos de cargas

terminais,comoaalimentaçãodemotores,podem-seadotarsistemas

comcaracterísticasLSC2A,desdequeseadotemmedidassegurasde

descargasdepossíveis tensõesresiduaisnoscircuitosdesaída.Pela

NBRIEC62271-200,ousodotermoLSC(doinglês,LossofService

Continuity)serefereàcategoriadeperdadecontinuidadedeserviço,

definindo qual é a interação entre compartimentos e unidades

funcionaisquandoocorreaaberturadealgumaportaoubarreirade

umcompartimentodepotência.

Emcomplementoaestaclassificação,temosaclassededivisão

PM que se refere ao uso de partições metálicas, inclusive para

as guilhotinas; enquanto PI se refere a partições isolantes. Aqui é

interessanteressaltarqueosrequisitosconstrutivosparaumconjunto

demanobrademédiatensãodotipometal-clad,conformeanorma

ANSIC37.20.2,(IEEEStandardforMetal-cladSwitchgear)etãocomuns

emdiversas instalações existentes, se enquadra na classificaçãodo

tipoLSC2B-PM.

Os requisitos construtivos descritos na norma ANSI são tão

restritivos e exigentes no que se refere à abordagem da segurança

humanaepatrimonialque,de fato,muitasespecificações técnicas,

apesardeteremassuasorigensbaseadasnaculturaIEC,demandamo

usoadicionaldealgumascaracterísticasconstrutivasmencionadasna

referidanormaC37.20.2.Comoexemplo,podemoscitarasbarrase

conexõesisoladas,aseparaçãodocompartimentodebarrasprincipais

entreseções(colunas)adjacentesporbarreirasmetálicascombuchas

depassagens,etc.

• B)Usodeconjuntosdemanobraecontroledebaixatensão:

Tem-se notado uma forte tendência no uso do conceitoArc Free,

ouseja,nousodeestruturaslivresderiscosdeocorrênciadearcos

internos. Isso tem sido obtido com o uso de estruturas com alta

compartimentação(formasdeseparaçãomínima3b,compreferência

para4aou4b;conformeaNBRIEC60439-1),barramentosisolados,

conexõesisoladasouseparadasporbarreirasemateriaisisolantescom

altaresistênciaaofenômenoderastreioecompatíveiscomníveisde

isolaçãonecessários(distânciasdeisolamentoedeescoamento,além

da tensãode impulsoatmosférico,condizentescomacategoriade

sobretensãoecomograudepoluição).

IssovaideencontroaoqueestádefinidonodocumentodaIEC

TechnicalReportIEC/TR61641(Enclosedlow-voltageswitchgearand

controlgearassemblies–Guidefortestingunderconditionsofarcing

duetointernalfault),cujasegundaediçãofoireafirmadaemjaneiro

de2008;emqueficaclaronaseção3.7adefiniçãoparazonaslivres

dearco(arcfreezone):partedeumcircuitodentrodeumconjunto

demanobraecontroleondenãoépossívelcolocarumfiodeignição

(parasimulaçãodearcointerno)semadestruiçãodomaterialisolante

sobreoscondutores.

II. Redução dos níveis de energia associada a um arco

interno

Adoção em conjuntos de manobra e controle de potência de

sistemasquediminuamouminimizemoníveldeenergialiberadapor

umarcointerno.Esteconceitoestárelacionadoàrápidadetecçãoda

ocorrênciadeumarcointernoeàsuaeliminação.Adetecçãomais

efetiva atualmente é feita apartir da sensibilizaçãoprovocadapela

presençadealtosníveisdeluminosidadedentrodeumcompartimento

emqueestejaocorrendoumarcoelétrico (porusodefibrasóticas

contínuas ou detectores pontuais de luz), associada sempre que

possível aos níveis de corrente do respectivo circuito oriundos dos

sinais deTC, que, por sua vez, alcancem valores superiores a um

patamarpré-ajustado.Adiminuiçãodotempodearcoficaassociada

àrespostadeumdosseguintessinais:

a.Aberturadointerruptoramontantedopontodedefeito:

Oarcoiráperdurarenquantoointerruptornãoabrir.

b. Fechamento de dispositivo trifásico de curto-circuito pleno do

barramentodealimentaçãododefeito(crossbar):

O arco é “substituído” por um curto-circuito franco e,

consequentemente,extintodeformaimediata(afaltaétransferidadeuma

condiçãodearcoparaumafalhasólida,emtemposmuitopequenos,da

ordemde2a4milissegundos).Cabeaosistemadeproteçãogarantira

aberturadacorrentedecurto-circuitoassociadaaestafaltaplena.Porém,

estaopçãopreocupaousuáriopeloestressequeéimpostoprincipalmente

aotransformadorqueestáamontantedoCMCP.

Figura 2 – Compartimentos básicos de um CMCP de MT.


Apoio

Uso de dispositivos removíveis e extraíveis Ousodedispositivosremovíveiseextraíveisaumentaemmuito

a possibilidade de uma intervenção segura, tanto no elemento

de manobra propriamente dito, quanto no circuito à jusante do

elemento (quando se tem garantido distâncias de seccionamento,

conforme requeridoemnorma). Sendoqueaoperaçãode retirada

do elemento tem de estar, obrigatoriamente, associada à presença

deintertravamentosdesegurançaquegarantamamovimentaçãodo

elementosomentequandoomesmoestiverdesenergizadoepermitir

sua operação apenas em posições previamente definidas (como

“inserido”,“teste”ou“extraído”).Omotivodestasexigênciaséevitar

aformaçãodearcoentreterminaisdesconectáveisnamovimentação

deunidadesqueestejamligadasacircuitosqueestãoenergizados.

Uso de barreira e dispositivos remotos Amovimentação de unidades extraíveis com as portas frontais

fechadas ou com barreiras de interposição oferece a proteção

mecânica para a redução dos impactos térmicos e físicos, gerados

pelaocorrênciadeumarco.NoscasosdeCMCPcomaclassificação

IAC,estaéumaformademelhorarsuaeficáciadasegurança,visto

queassimsereduzapossibilidadedeocorreraberturadeumaparte

doinvólucrodoequipamento.Estaseriaumaabordagemdecaráter

qualitativo.

Uma forma mais segura e que permite se quantificar, já que

seriabaseadanoparâmetrodedistância,éousodedispositivosque

permitamafastarooperadordopainelduranteestasatividades.Nestes

casos, vários fabricantes de elementos de manobra ou empresas

especializadasemserviçosdemanutençãotêmofertadoversõescom

operaçãoremota.Afinal,umdoselementosimportantesnamitigação

dosefeitosdeumarcointernoémanteroelementohumanoforada

zonaderisco.

Figura 3 – Opção para operação remota de movimentação de elemento de manobra extraível (permitindo ao operador se posicionar fora da zona de risco de arco)

Além do processo de movimentação remota dos elementos de

manobra, o uso de sistemas de operação e acesso remoto é fator

determinante no aumento da segurança do pessoal de operação e

engenharia, demanutenção ou de proteção.No passado já se usava

chaves, sinaleiros e indicadores remotos (por exemplo, por meio do

usodesinaisde4mAa20mA).Mas,hojeemdia,graçasaosdiversos

sistemasinteligentesdeproteçãoeredesdecampo,ficamuitomaisefetiva


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e ainterfaceremotaparaamanobradedispositivos,leiturasdegrandezase

diagnósticosdeunidades

Diminuição dos valores da corrente presumida de curto-circuito e dos tempos de interrupção dos dispositivos de proteção a montante do ponto de intervenção

Nessaopção,areduçãodosníveisdeenergiaincidenteébuscadapor

meiodareduçãodosvaloresdacorrentedecurtos-circuitosdisponíveis

oupeladiminuiçãodotempoderespostadasproteções.Estaabordagem

envolvemuitoafiguradoengenheirodesistemasdepotência,jáqueele

deveráinteragircomousuárioafimdeentenderasnecessidadeseas

particularidadesdainstalação,sejaelanovaouexistente.Oprocessoé

ricoemopçõesesoluções.Sendoalgumasdelascomentadasaseguir.

I. Redução das correntes de curto-circuito

Seguindo essa abordagem, as opções passam por:

•A)Usodereatoreslimitadoresdecorrente

Estasoluçãopodeseradotadatantoemprojetosnovosquantonas

modernizaçõesdeinstalaçõesexistentes.Porém,deve-sesempreavaliaro

impactodestaopçãodiantedosestudosdequedadetensãoempartidas

degrandesmotores.Estetipodeabordagemvemsendomuitoutilizada

em CCM de baixa tensão em unidades marítimas de prospecção e

produçãodepetróleo,limitando,emalgunscasos,ovalorsimétricoda

correntedecurto-circuitotrifásicoa18kAeficazes.

•B)Usodesistemasaterradosporresistoresdealtovalorôhmico

Muitocomumemsistemasdepotênciaembaixatensão,visalimitar

ascorrentesdefalhaentreoscondutoresdefaseaterra.Desdequeofator

deaterramentodosistemanãogeresobretensõesperigosas,representauma

boaopçãojáque,pelomenos,75%dosdefeitosreportadossãodotipo

monofásico(faltaaterra).Estaopçãodefilosofiadeoperaçãodosistema

temdeestaremlinhacomadeterminação,peloengenheirodeestudos

desistemasdepotência,dosvaloresdesobretensãoqueirãoocorrer,pois

conformeocasopodesernecessárioadotarequipamentoscomisolação

aumentada(capazdetrabalharemcondiçõesdesobretensão).Alémdese

teremmentequeapenasoprimeirodefeitoaterraé“porcontadacasa”(o

valorélimitadobasicamentepeloresistor).Mas,casoocorraumasegunda

falha,a terraqueenvolvaumafasediferentedaprimeira,acorrentede

curto-circuitofase-faseteráumvalorsuperioraonívelanterior,comum

aumentodaenergiaincidentecorrespondenteaospontosdedefeito.

Figura 4 - Sistema instalado em vários CMCs de BT, tipo CDC, para quatro plantas petroquímicas na China.

• C)Usodedisjuntoresefusíveislimitadoresdecorrente

Sendoqueaquiomaiorcuidadoasertomadoéqueomenorvalor

damenorcorrentedecurto-circuitopodeviraficarforadaregião

delimitação,oque,porconseguinte,representaumtempomaior

paraaextinçãododefeito.Nestecaso,otempodearconoponto

defalhapode,apesardomenorvalordecorrente,levaraumnível

altodeenergiaincidente.

• D)Usodafilosofiadesemanterosdisjuntoresdeinterligação

abertos na operação das unidades com mais de uma entrada

(alimentadoresdasbarrasnãoparalelados)

Se for de todo inviável, pelo menos considerar a possibilidade

de uso de filosofias de manutenção que permitam abertura do

paralelismo durante intervenções como uso ou não de reatores

limitadoresdecorrenteemparalelocomodisjuntordeinterligação

(com o equipamento fechado o reator está “fora”, mas com o

mesmosendoinseridonosistemacomaaberturadoelementode

manobra).Estaopçãolevaapossibilidadedereduçãodaenergia

incidentee,consequente,reduçãodosrequisitosdeEPIouEPC.

II. Redução dos tempos de interrupção

Seguindo esta abordagem, as opções passam por:

•A)Diminuiçãodostemposderespostasdasproteções

Asoluçãoótimanestecontextoéaliaràreduçãodosvalores

dascorrentesdecurto-circuitoadiminuiçãodostemposdereação

dos dispositivos de proteção. Para os sistemas eletromecânicos

convencionais, tais tarefas são quase impossíveis, aindamais se

levarmos em conta os requisitos de coordenação e seletividade

dossistemasdeproteção.Porémissopodesercontornadocoma

substituiçãodos sistemasantigosporunidadesmicroprocessadas

deproteção(relésnuméricos).

Comestasimplesmodificação,ostemposdetolerânciaentre

ajustesdetempopodemserreduzidosdostradicionais400msa

500mspara faixasde250msa350ms, jáquenãotemosmais

o fantasma do sobre-alcance (overtravel) dos elementos a disco

de indução e nem os problemas commancais ou freios. Outra

vantageméamelhorresposta,graçasaosalgoritmosimplantados

em unidades numéricas, diante da possível saturação dos

transformadoresdecorrente.

No entanto, o grande salto foi a ampliação do conceito de

IntertravamentoSeletivoporZonas(chamadodeZSI,doinglês,Zone

Selective Interlock), tambémconhecidocomoSeletividadeLógica.

Esterecurso temsidomuitodifundidograçasaosrelésnuméricos.

Aideiabásicaéque,emcasosdefaltascomaltascorrentes,estas

unidadespossam,pormeiodesinaisdiscretosouporcomunicação

via rede, tomar a decisãode abandonar os ajustes de tempoque

foramdefinidospeloestudodeseletividadeeatuarmaisrapidamente

(emtornode70ms).Ousodestasoluçãotendeacrescermaisainda

comadisseminaçãodanormaIEC61850easmensagensGOOSE,

quetransportamestruturasdedadosconfiguráveis.


Apoio

Figura 5 – O uso de seletividade lógica possibilita a redução do tempo de resposta da proteção (curva de curto retardamento – SD) da entrada de 500 ms para 80 ms. Isso representa, neste caso, uma redução no nível de energia incidente de 43,7 cal/cm² (categoria de risco 4) para um valor de 7 cal/cm² (categoria de risco 2).

• B)Modificaçãotemporáriadosajustesdaproteçãoamontante

dopontodeintervenção

Ousodeunidadesquepermitamareduçãotemporáriadovalor

departidadoselementoseaaceleraçãodas respostasde tempo

(sejapelamudançadeajustesoudotipodecurva)dasunidades

de sobrecorrente vai de encontro à necessidade de se diminuir,

de forma temporária, o nível de energia disponível no ponto de

trabalho,semprejudicarpermanentementeosajustesdefinidosnos

estudosdecoordenaçãoeseletividadedasproteções.

Esta característica permite a um profissional que tenha que

intervir emum equipamento faça umamudança temporária nos

ajustesdaproteção,levandoparavaloresmaissensíveis(corrente

departidamaisbaixaetempoderespostamaisrápidodasunidades

desobrecorrente).Aqui,aideiaécompostaporduasaproximações

para o problema da energia associada à corrente de falta no

ponto: usar um ajuste de correntemais sensível, o que émuito

maiscompatívelcomosdefeitosenvolvendoarcoelétrico,eseter

paraummesmovalordecorrenteumacorrespondentereduçãono

tempoderespostadaproteçãoparaaeliminaçãododefeito.

Uso de tecnologias de manutenção preditiva nos conjuntos de manobra e controle de potência

Graçasaosavançosdatecnologiadossistemasdeinterfacee

coletadedadosparamonitoramentocontínuo,tantodedescargas

parciais(DP)quantodetermografia,podem-seadotarpráticasque

evitemanecessidadedeaçãodiretadoserhumano,eliminando

a necessidade de abertura de tampas e portas de conjuntos de

manobraecontrole.Tambémousodesistemasdemonitoramento

em tempo real das condições da isolação de equipamentos de

média tensão reduz a possibilidade de virem a ocorrer falhas

intempestivasjáqueumacondiçãoanormalpodeseridentificada

muitoantesdeevoluirparaumafalhacomarco.

NasimagensdaFigura6,sãomostradosalgunsexemplosreais

deaplicação.


Apoio

Figura 6 – Instalação dos acopladores capacitivos e unidade de coleta e centralização de dados para monitoração contínua dos níveis de descargas parciais num CMCP de MT. Os dados podem ser repassados, via rede de comunicação, para um sistema supervisório.

Figura 7 – Conexão de saída de um CCM de MT com sinais de aquecimento por uso de parafuso de fixação com dimensões incorretas (maior comprimento do corpo).

Segu

ranç

a do

tra

balh

o em

ele

tric

idad

e

Sistematização das práticas e filosofias de instalação e comissionamento dos conjuntos de manobra e controle de potência

Todos os pontos até aqui discutidos podem não atingir as

metas traçadas se duas etapas não receberema devida atenção:

a instalação e o comissionamento dos conjuntos demanobra e

controledepotência.

Cabe à empresa responsável pela instalação de um CMCP,

seguir todas as recomendações relativas ao equipamento, que

sãofornecidaspelofabricante. Issoécrucialparaodesempenho

dos produtos, já que muitas características de desempenho,

principalmente no que se refere a parâmetros verificados pelos

ensaiosdetipo,podeserafetadaspeloprocessodemontagem.

É crucial o trabalho da equipe de comissionamento. Este

processoéaúltimabarreiraantesdacolocaçãodeumequipamento

ou instalação em operação. Um simples descuido pode ser

catastrófico,comopodemosrepararemalgunsexemplosaseguir,

ondehouvefalhasnométododeverificaçãodotorqueusadonos

parafusosdeconexõeselétricas.

potência, tanto em baixa tensão quanto emmédia tensão, é uma

atividadequeseiniciabemantesequeseprolongaportodaavida

útildeumainstalaçãoelétrica.Nestecontexto,podemos,seguindoa

normalizaçãorelativaacadaproduto,estabeleceralgumasdiretrizes

básicas.

•Quantificarascargascomseusperfiseassuasreaisdemandas;

• Definir as tensões nominais e de operação, segundo suas

disponibilidades;

•Definirotipodeaterramentoaseradotadoparaosistemaelétrico;

•Identificarascondiçõesdolocal:ambientais(umidade,temperatura,

poluentes, altitude, etc.) e espaciais (área e altura disponíveis,

acessibilidade,etc.);

• Efetuar os estudos de engenharia necessários de forma completa

e consistente (fluxo de carga, queda de tensão, curto-circuito,

coordenaçãoeseletividade,aterramentoe,principalmente,onívelde

energiaincidenteporarc-flash);

•Efetuarasanálisesderisco.Adotarumprogramadeinformaçãodos

níveisdeenergiaincidenteetreinamentodousocorretodosEPCse

EPIs;

•Definir as filosofias de instalação, comissionamento, operação e

manutenção;

•Preferirousodesistemasinteligentes,comredesdecampo,paraa

operação,monitoramento,coletadedadosediagnósticos;

•Procurarusartecnologiasmaissegurasdemanutençãopreditiva;

•Definireefetivarumprogramadesegurançaemconformidadecom

arealidadeexistente.

Referências - Electrical Safety Requirements for Employee Workplaces, NFPA 70E-2009.

- IEEE Guide for Perfoming Arc-Flahs Harzard Calculations, IEEE Std 1584

- 2002.

- NBR IEC 62271-200. Conjuntos de manobra e controle em invólucro

metálico para tensões acima de 1 kV até e inclusive 36,2 kV. ABNT; 2007.

- NBR IEC 60439-1, Conjuntos de manobra e controle de baixa tensão

– Parte 1: Conjuntos com ensaio de tipo totalmente testados (TTA) e

conjuntos com ensaio de tipo parcialmente testados (PTTA), ABNT; 2004.

- NR-10: Norma regulamentadora n. 10: Segurança em instalações e

serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego – Governo

Federal do Brasil.

Uma forma de aumentar a confiabilidade do processo de

comissionamentoéadotarprocedimentosescritosparaasatividades.

Ousodeplanosdeinspeçãoetestejuntocomlistasdeverificaçõesde

cadaatividadeplanejadaservedeguia,controleeregistrodasdiversas

etapasdoprocesso.

Conclusões A segurança associada a conjuntos demanobra e controle de

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Dúvidas, sugestões e comentários podem ser encaminhados para o e-mail [email protected]

*LUIz FELIpE CoSta é engenheiro de aplicação sênior de produtos de

manobra e controle da Eaton, no Rio de Janeiro. É membro do IEEE / IaS e

participante dos comitês técnicos dos eventos pCIC-Brasil (do inglês petroleum

and Chemical Industry Conference) e ESW-Brasil (Electrical Safety Workshop).

RogÉRIo BaRRoS é coordenador de serviços da Eaton, no Rio de Janeiro.

participa do grupo de suporte de transferência de tecnologia de projeto,

fabricação e montagem de painéis e salas elétricas pré-fabricadas para a planta

da Eaton na China.

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Capítulo V - osetoreletrico.com.br · os equipamentos de proteção individuais (EPI) e coletivos (EPC) para a realização de trabalho de intervenção. No entanto, muitas vezes