Proteção Contra Choque Elétrico e o Módulo Isolador Estabilizado MICROSOL

1) Introdução

A eletricidade é indispensável na vida moderna, é desnecessário ressaltar sua importância, seja propiciando conforto nos lares, seja atuando como insumo nos diversos segmentos da economia. Por outro lado o uso da eletricidade exige a aplicação de algumas precauções em virtude do risco que representa. Muitos não sabem, desconhecem ou desconsideram este risco. Os acidentes ocorridos com eletricidade, no lar e no trabalho, são os que ocorrem com maior freqüência e comprovadamente são os que trazem as mais graves conseqüências.

No dia a dia, seja no lar ou na indústria, a maior preocupação sem dúvida é com o choque elétrico, visto que este é o tipo de acidente que ocorre com maior freqüência. É importante alertar que os riscos do choque elétrico e os seus efeitos estão diretamente ligados aos valores das tensões (voltagens) da instalação, e é bom lembrar que apenas altas tensões provocam grandes lesões. Por um outro lado, existem mais pessoas expostas às baixas tensões do que às altas tensões. Os leigos normalmente não se expõem às altas tensões, proporcionalmente podemos considerar que as baixas tensões são as mais perigosas [1].

Um dos documentos mais citados e respeitados, por seu valor científico, é a publicação IEC 60479, que aborda os efeitos da corrente elétrica no corpo humano. Fruto de estudos e pesquisas que representam o conhecimento mais atual sobre o assunto, o documento foi elaborado por um grupo de especialistas incluindo médicos, fisiologistas e engenheiros eletricistas.

No que se refere especificamente aos efeitos da corrente alternada de frequência industrial, as conclusões essenciais do documento são sintetizadas na figura 1, que avalia esses efeitos em função da intensidade e do tempo de passagem da corrente. Distinguem-se, no gráfico, quatro zonas de gravidade crescente:✔ Zona 1 - (<= 0,5 mA) Normalmente, nenhum efeito perceptível.✔ Zona 2 – Sente-se a passagem da corrente, mas não se manifesta qualquer reação do corpo

humano.✔ Zona 3 - Zona em que se manifesta o efeito de agarramento: uma pessoa empunhando o

elemento causador do choque elétrico não consegue mais largá-lo. Todavia, não há seqüelas após interrupção da corrente.

✔ Zona 4- Probabilidade, crescente com a intensidade e duração da corrente, de ocorrência do efeito mais perigoso do choque elétrico, que é a fibrilação ventricular.

Figura 1 . Gráfico dos efeitos da corrente elétrica no corpo humano

Na proteção contra choque elétrico estabelecida pelas normas de instalação, é levado em conta apenas os riscos de eletrocussão (morte devido a choque elétrico), devido à fibrilação ventricular. Como esse risco, a exemplo dos demais efeitos, é função da intensidade (além do tempo de passagem) da corrente, o documento IEC também traz detalhes desse parâmetro, apurados indiretamente – vale dizer, com dados experimentais, trabalhados estatisticamente, acerca da impedância do corpo humano e da tensão de contato associada. De fato, a impedância do corpo humano varia com o valor de tensão de contato aplicada, e varia também com o trajeto da corrente no corpo e com as condições de umidade da pele [2].

2) Tipos de proteção contra choques elétricos

A regra fundamental de proteção contra choques elétricos, indistintamente, para produtos e instalações, que rege todas as normas de segurança, resume-se em afirmar: tudo que for perigoso, não pode ser acessível; assim como tudo que for acessível, não pode ser perigoso, tanto em condições normais, como em caso de ocorrência de falha.

Antes de serem apresentados os principais tipos de proteção contra choque elétrico, é importante deixar clara a diferença entre proteção contra choque por contato direto e a proteção contra choque por contato indireto. Os contatos diretos são os contatos com partes vivas, isto é, partes sob tensão em serviço normal. Por exemplo, uma pessoa que toca nos pinos de um plugue enquanto o retira da tomada. Ou uma pessoa que toca, por descuido ou imprudência, nos barramentos de um quadro de distribuição. A proteção contra choque por contato direto visa impedir um contato involuntário com uma parte condutora destinada a ser submetida a uma tensão não havendo defeito. Esta regra se aplica igualmente ao condutor neutro. A maneira de impedir este acesso constitui as medidas de proteção. Cada uma das medidas tem características específicas. A proteção contra contatos diretos deve ser assegurada por meio de:✔ proteção por isolação das partes vivas (isolá-las mediante aplicação de isolação sólida ou de

afastamento),✔ proteção por meio de barreiras ou invólucros (confinar partes vivas no interior de invólucros ou

atrás de barreiras).As partes condutoras expostas dos componentes da instalação elétrica, acessíveis sem que

seja necessário desmontar o componente, e que não fazem parte do circuito elétrico deste componente, são separadas das partes vivas pela "isolação básica". Falhas nesta isolação básica tornam vivas as partes condutoras expostas do componente. Denomina-se contato indireto o toque de uma parte metálica normalmente não energizada de um aparelho elétrico que foi tornada viva por uma falha da isolação. A proteção contra choque por contato indireto é o conjunto de prescrição que visa impedir que apareça na instalação uma tensão de contato que possa resultar em risco de efeito fisiológico perigoso para as pessoas. Esta tensão de contato pode aparecer na massa dos equipamentos, devido a um rompimento de isolação. As principais medidas de proteção contra choque elétrico por contato indireto, prescritas pela IEC 60364 (Electrical Installations of Buildings) na qual se baseia a NBR 5410, são [3]:✗ Equipotencialização e seccionamento automático da alimentação;✗ Isolação suplementar (Emprego de equipamentos classe II ou que possuam isolação equivalente);✗ Separação elétrica.

3) Equipotencialização, seccionamento automático e o aterramento convencional

O seccionamento automático da alimentação destina-se a evitar que uma tensão de contato se mantenha por um tempo que possa resultar em risco de efeito fisiológico perigoso para as pessoas. Esta medida de proteção requer a coordenação entre o esquema de aterramento adotado e as características dos condutores de proteção e dos dispositivos de proteção (disjuntores, fusíveis, Dispositivos Residuais-Diferenciais).

Para que fique claro o conceito de seccionamento da alimentação, pode-se exemplificar com os esquemas mostrados na figura 2. Quando um equipamento apresentar um defeito de isolação

I F1 +

I F2

IF1 + IF2

provocando uma energização da massa do equipamento, uma corrente circulará pelo circuito, uma parte através do condutor de proteção e outra pela pessoa que estiver em contato com a massa. Este circuito deve ser seccionado e a corrente interrompida antes que possa ocorrer efeito fisiológico perigoso para a pessoa.

Para que exista a corrente de falta, é preciso que o aterramento das massas feche o circuito da corrente de falta. A impedância do caminho da corrente de falta é determinada pelas características do condutor de proteção e do esquema de aterramento. O esquema de aterramento vai determinar a magnitude da corrente de falta e conseqüentemente o tipo de dispositivo de proteção a ser usado. Enquanto os disjuntores e os fusíveis são eficazes quando a corrente de falta é muito superior à corrente nominal do circuito (da ordem de dez, cem ou até mil vezes), o DR é eficaz para corrente de falta de valores inferiores a corrente nominal. A escolha do dispositivo deve ser feita baseado no esquema de aterramento da instalação. O fundamental é seguir a prescrição da NBR 5410 de que a alimentação deve ser seccionada automaticamente sempre que uma falta energizar uma massa com níveis de tensão superior ao suportado com segurança pelo ser humano, sendo isto válido para sistemas que utilizam o aterramento convencional como proteção contra choque elétrico.

É preciso frisar, no entanto, que as normas estabelecem que o seccionamento deve ser feito mesmo que nenhuma pessoa esteja tomando um choque elétrico, ou seja, basta que uma corrente de falta circule pelo condutor de proteção.

Figura 2. sistema aterrado sem falha (esquerda) e sistema aterrado com falha na isolação (direita)

O aterramento consiste fundamentalmente de uma estrutura condutora, que é enterrada propositadamente ou que já se encontra enterrada, e que garante um bom contato elétrico com a terra, chamada eletrodo de aterramento, e a ligação desta estrutura condutora aos elementos condutores da instalação elétrica que não são destinados à condução da corrente [4].

A equipotencialização é o procedimento que consiste na interligação de elementos especificados, visando obter a equipontencialidade necessária para os fins desejados. Por consequência, toda a rede resultante de elementos interligados [5].

4) A proteção por separação elétrica

Segundo a teoria da eletricidade, são duas as condições necessárias para o aparecimento de corrente elétrica em um circuito:

1) deve existir uma diferença de potencial elétrico (tensão elétrica) e ainda,2) deve haver um caminho que permita a passagem da corrente elétrica.

O choque elétrico, como visto anteriormente, caracteriza-se pela passagem de corrente elétrica através do corpo humano. Teoricamente, sem levar em conta o efeito das capacitâncias parasitas, em um sistema que utiliza o princípio da separação elétrica como medida de proteção contra choque elétrico (utilização de transformador de separação), não há nenhuma diferença de

N

PE

L1TransformadorTransformador

IF2IF1

IF1

IF2

potencial entre os condutores do circuito secundário (fase e neutro que alimentam a carga em consideração) e a terra propriamente dita, uma vez que os condutores do circuito separado não estão “referenciados” ao ponto de aterramento convencional. Além disso, devido à separação elétrica (isolação galvânica) entre os circuitos primário e secundário, não há nenhum caminho elétrico que permita a passagem de corrente elétrica de fuga (que causa choque elétrico).

Diferentemente da proteção contra choque com aterramento convencional, a proteção contra choque elétrico por separação elétrica é proporcionada por:

✔ uma separação, entre o circuito separado e outros circuitos, incluindo o circuito primário que o alimenta, equivalente na prática à dupla isolação;

✔ isolação, entre o circuito separado e a terra; e ainda✔ a ausência de contato entre a(s) massa(s) do circuito separado, de um lado, e a terra, outras

massas (de outros circuitos) e/ou elementos condutivos, de outro.Portanto, mais do que isolado, o circuito separado constitui um sistema elétrico “ilhado”. A

segurança contra choques que ele oferece baseia-se na preservação destas condições. Para tornar mais claro, a figura 3 mostra, esquematicamente, uma carga sendo alimentada

por um circuito separado em situação de operação normal (sem falhas).

Figura 3. Exemplo de sistema isolado alimentando uma carga (PC)

A figura 4, mostra uma situação de falha, onde um dos condutores do secundário separado entra em contato com o gabinete do equipamento alimentado.

Figura 4. Exemplo de sistema isolado alimentando uma carga com falha na isolação

Sendo o circuito separado isolado da terra, uma falha na isolação do equipamento alimentado, não resulta em choque elétrico pela inexistência do caminho para a circulação da

TRANSFORMADOR ISOLADOR(EQUIPAMENTO CLASSE II)

CARGAEQUIPAMENTO CLASSE I

TRANSFORMADOR ISOLADOR(EQUIPAMENTO CLASSE II)

CARGAEQUIPAMENTO CLASSE I

Transformador

Transformador

hipotética corrente de falta.

4.1 O cálculo da corrente de fuga

Na prática, assim como em todo e qualquer circuito elétrico, existem correntes de fuga devido às capacitâncias parasitas. A sequência a seguir mostra o cálculo da corrente de fuga em um sistema convencional aterrado e em um sistema isolado.

A. O sistema aterrado

Figura 5. Sistema aterrado convencional com uma pessoa cuja resistência do corpo equivale a 1000 ohm

A figura 5 mostra o esquemático de um sistema convencionalmente aterrado. O neutro do transformador é unido com o terra, que adequadamente dimensionado, proporcionará uma equipotencialização entre os condutores neutro e o terra. Coma mostrado na figura, normalmente se espera 0 volts entre neutro e terra e 120V do fase para o terra ou para o neutro.

Assumindo que uma pessoa possui resistência do corpo de 1000 ohms, e entra em contato com o condutor vivo, espera-se o seguinte resultado, como mostrado na figura 6.

Figura 6 . representação esquemática de uma pessoa (1000 ohms) em contato com uma parte viva

Uma corrente de 120 mA irá fluir do condutor fase, através da resistência de 1000 ohms (corpo humano), e retornará para o neutro através da baixa impedância neutro-terra. Como visto na figura 1 esses 120 mA é extremamente perigoso para um ser humano.

B. O sistema isolado

Figura 7. Sistema isolado com uma pessoa em contato (1000 ohms)

1000 Ohm

L

I

N

1000 Ohm

220V

120V

0V

120V

I≡VR≡

1201000

≡120mA

0

1000 Ohm

I

120V

60V

60V

C2C1

220V

L2

L1

A figura 7 mostra a representação esquemática de um sistema isolado. No sistema isolado a conexão neutro-terra não existe. Nesse exemplo, será examinado porque uma pessoa com 1000 ohms de resistência está fortemente protegida contra um risco de choque letal.

Figura 8. Circuito equivalente do sistema isolado

Na figura 8 assume-se que as capacitância são igualmente distribuídas e balanceadas no sistema e que circula uma pequena corrente de fuga de 50 microamperes, de L1 via C1, através da terra e retorna para L2 via C2.

Nota: Em um sistema instalado corretamente haverá uma resistência de dispersão muito pequena em paralelo com a capacitância, mas seu valor é tão pequeno que pode ser desprezada para o propósito desse exemplo.

Utilizando-se um voltímetro, pode-se medir a queda de tensão através das capacitâncias do sistema. Em um sistema balanceado como mostrado, espera-se medir 60 Volts de cada linha para a terra. (Corrente de fuga deve ser medida nesse momento conectando um miliamperímetro ou microamperímetro de L1, ou L2 para a terra.)

Nota: Não é recomendado fazer isso em um sistema aterrado!

Pode-se, agora, examinar os parâmetros do circuito usando a lei de Ohm e o a figura 9.

Figura 9. Circuito equivalente simplificado de um sistema isolado

A impedância de C1 e C2 é 1.2x106 Ohms, dando um valor de capacitância entre fase e terra de:

6102.16021

C1C

×××π×=

×ω=

Farads1021.2C 9−×=

Agora, pode-se calcular o que aconteceria se uma pessoa (1000 Ohms) entrasse em contato com L1 ou L2. Essa situação é representada pelo circuito equivalente mostrado na figura 10.

L1 L2

60V 60V

50µA

60V 60V

50µA

L1 L2

Ohms10x2.110x5060

IVZ 6

6 === −

Figura 10. Circuitos equivalentes em caso de contato da pessoa com L1 ou L2

Pode-se calcular a tensão que está presente sobre o corpo humano de 1000 Ohms. Primeiro calcula-se a corrente de fuga total de L1 para L2.

C1 em paralelo com 1000 Ohms = (1.2x106x1000)/1201000 = 999 Ohms, que pode ser arredondado para 1000 Ohms, mostrando que a impedância do corpo, na verdade, torna a capacitância C1 desprezível na contribuição da circulação de corrente.

Pode-se então reduzir o circuito equivalente como mostrado na figura 11:

Figura 11. Circuito simplificado

A corrente de fuga é calculada: 120/1201000 = 100 microamperes. A pessoa (1000 Ohms) em contato com L1, aproximadamente, dobrou a corrente de fuga para 100 microamperes, que é, ainda um nível extremamente baixo.

Tensão sobre o corpo: (1000/1201000)x120 = 0.1V

Tensão sobre C2 será: (1.2 x 106/1201000) x120 = 119.9 V

A tabela abaixo, como um sumário, compara o sistema aterrado e o sistema isolado com uma pessoa (1000 Ohms) em contato com o condutor fase de cada sistema.

Aterrado Sistema isoladoTensão 120V 0.1V (com 50 microamperes de fuga)

Corrente 120 mA 100 microamperes (com 50 microamperes de fuga inicial)Tabela 1. Comparação de correntes de fuga em sistema isolado e em sistema aterrado

Claramente, o sistema isolado oferece consideravelmente maior proteção ao operador.

4.2 O transformador de separação

A grande maioria dos transformadores utilizados em equipamentos e produtos eletrônicos são transformadores do tipo não isolados, também conhecidos como autotransformadores. Esse tipo de transformador apresenta algumas vantagens em relação a um transformador do tipo isolado, tais como menor custo, menor peso, menor volume e menores quedas de tensão. Esse é o tipo de transformador utilizado, por exemplo, na maioria dos estabilizadores de tensão encontrados no

V1 V2

C2C1

2,21nF 2,21nF1000 Ohm

C2C1

1000 Ohm

L1 L2 L1 L2

I

120V

1.2 x 106 Ohm1000 Ohm

mercado. Nesses transformadores, somente parte da potência é processada no núcleo magnético (potência transformada); a outra parte é transferida do primário para o secundário diretamente por condução. Além disso, a impedância entre primário e secundário é baixíssima, o que torna as correntes de curto circuito bastante elevadas.

Os transformadores utilizados para separação elétrica de circuitos apresentam características distintas. Primeiro, o circuito primário é separado do circuito secundário, física (isolação galvânica) e eletricamente. Toda a potência transferida do primário para o secundário é processada pelo núcleo magnético, o que o torna mais volumoso, mais pesado, e por utilizar mais material magnético (aço) e cobre, mais caro, quando comparado com um autotransformador de potência equivalente.

A impedância total entre primário e secundário é elevada reduzindo consideravelmente as correntes de curto circuito, e reduzindo dessa forma os níveis de geração de arcos ou fagulhas elétricas.

O grande diferencial é que enquanto um autotransformador mantém uma conexão entre primário e secundário, um transformador isolado apresenta os circuitos primário e secundário completamente isolados, e esse é o fato que torna possível sua utilização como ferramenta de proteção contra choque elétrico.

4.3) O Módulo Isolador Estabilizado MICROSOL (MIE)

O MIE é um estabilizador eletrônico de tensão classificado como classe II, que além de exercer a função de estabilizador automático de tensão, exerce a função de separador de circuitos. Essa função é executada por um transformador isolado.

Construtivamente, a separação entre o circuito primário e secundário é incrementada pela colocação de 2 (duas) camadas de filme de poliester. No caso de falha ou rompimento de uma das camadas, a segunda camada garante a isolação (princípio da dupla isolação). Cada camada apresenta espessura de 190 micrômetros, rigidez dielétrica de 18kV e excelentes características de estabilidade dimensional. O filme de poliester utilizado é homologado UL (Underwrites Laboratories Inc) sob número E 74359.

Os condutores de cobre utilizados nos enrolamentos (17 AWG e 20AWG) são produzidos em conformidade com a NBR 13935:1997 (Fio de Cobre Esmaltado de Seção Circular, à Base de Poliéster Modificado) e possuem rigidez dielétrica mínima de 2850V.

O cordão de alimentação, além da camada de isolação básica, possui uma segunda camada constituindo juntas a dupla isolação. É fabricado conforme a norma técnica NBR 13249 (Cabos e Cordões Flexíveis para tensões até 750V) e certificado pelo OCP-0004.

Como proteção contra curto circuitos e sobrecorrentes (sobrecarga) o MIE utiliza, no circuito primário, um interruptor conhecido como circuit breaker, dimensionado para atuar rapidamente quando necessário. O circuit breaker utilizado é homologado UL, CSA e VDE.

Como proteção contra surtos de tensão, é utilizado um varistor de 150V 10mm em paralelo com a tomada de saída, de forma que, independente da tensão da rede (220V ou 115V), a tensão de saída durante um surto da rede elétrica é limitada tanto pela saturação do transformador isolador quanto pelo varistor, o qual possui uma resposta bastante rápida.

Externamente, como invólucro, o MIE utiliza um gabinete de proteção de material plástico anti-chama (V-0) com aberturas para garantir a ventilação do transformador.

Eletricamente, por exigência das principais normas que tratam do assunto (NBR14373, IEC 60950, NBR 5410, IEC 60364), o MIE não apresenta nenhuma conexão com o aterramento convencional, condição esta exigida para ser classificado como equipamentos classe II. O terceiro pino da tomada de saída é unido ao neutro isolado do circuito secundário, garantido que não haverá diferenças de potenciais entre neutro-terra do equipamento a ser alimentado pelo MIE.

Durante o processo produtivo, são realizados em 100% das peças, os ensaios de rotina, incluindo o ensaio funcional, conforme o ítem 6.23 da norma NBR 14373, e o ensaio de rigidez dielétrica (aplicação de 2750V durante 1 segundo), conforme exigido pelo INMETRO, o que garante a aprovação apenas de produtos com isolação eficaz.

4.4)A medição real da corrente de fuga

a) Medição da corrente de fuga intrínseca

A medição da corrente de fuga intrínseca do equipamento é feita conforme a NBR14373 recomenda, ou seja, montando-se o esquema mostrado na figura 12.

Figura 12. Esquema indicado pela NBR14373 para medição da corrente de fuga

O instrumento de medição trata-se de um miliamperímetro ou microamperímetro.Em laboratório, realizaram-se diversos testes conforme esquema da figura 12 e obtiveram-se

os seguintes resultados:

Corrente de fuga FASE (isolado) e TERRA em

microampere (uA)

Corrente de fuga NEUTRO (isolado) e TERRA

Condição do teste

35 22Chave liga-desliga do produto

acionada

35 22Chave liga-deslida do produto

desacionada

36 34

Chave liga-desliga do produto acionada e MIE alimentando

CPU

35 22

Chave liga-desliga do produto desacionada e MIE alimentando

CPUTabela 2. Resultados obtidos em laboratório

Utilizou-se o seguinte instrumento de medição: Multímetro PROTEK 506 escala de microampere.

b) Medição da corrente de fuga no caso de falha de isolação no equipamento alimentado

Para verificar a corrente de fuga para a terra no caso de ocorrência de falha da isolação no equipamento alimentado pelo módulo isolador estabilizado, deve-se utilizar o esquema mostrado na figura 13. O produto deve estar alimentado nas suas condições normais de operação. A condição de falha refere-se à conexão do fase de alimentação (saída do MIE) à carcaça do produto alimentado pelo MIE ou do neutro de alimentação (saída do MIE) à mesma carcaça.

Nota: Não é recomendado executar esse teste em estabilizador classe I.

Figura 13. Esquema para medição da corrente de fuga em caso de falha na isolação da carga alimentada

Em laboratório, realizaram-se diversos testes conforme esquema da figura 13 e obtiveram-se os seguintes resultados:

Corrente de fuga FASE (isolado) e TERRA em

microampere (uA)

Corrente de fuga NEUTRO (isolado) e TERRA

Condição do teste

32 17Chave liga-desliga do produto

acionada alimentando CPU

0 0Chave liga-deslida do produto desacionada alimentando CPU

165 33

Chave liga-desliga do produto acionada e MIE alimentando

CPU conectada à rede de dados através de cabo UTP

0 0

Chave liga-desliga do produto desacionada e MIE alimentando CPU conectada à rede de dados

através de cabo UTPTabela 3. Resultados obtidos em laboratório

Utilizou-se o seguinte instrumento de medição: Multímetro PROTEK 506 escala de microampere.

A norma NBR14373 estabelece que a corrente de fuga não deve ultrapassar o valor de 3,5 mA. Os resultados obtidos com a realização do ensaio do item b mostram que mesmo em caso de falha na isolação do equipamento alimentado, a corrente de fuga apresenta valores muito abaixos do estabelecido pela norma, e assim, não existe risco de choque elétrico.

5) Outros benefícios proporcionados pelo módulo isolador

5.1) Redução de ruídos

O crescente uso de equipamentos eletrônicos com fontes chaveadas (fontes para PCs, reatores eletrônicos para lâmpadas fluorescentes, impressoras laser, etc) tem provocado o aumento da presença de ruídos na rede elétrica de alimentação. Além disso, tem crescido a utilização de

equipamentos que operam com frequências elevadas e níveis de tensão cada vez mais baixos, o que os tornam mais sensíveis e mais suceptíveis a receber influência de ruídos da alimentação.

Uma maneira de atenuar esses ruídos é isolando os equipamentos sensíveis das fontes de ruído através de separação elétrica. Embora essa não seja a função primordial do MIE, tem-se comprovado experimentalmente que ele proporciona uma considerável redução desses ruídos. Referências desses fatos podem ser encontradas na referência [6].

5.2) Redução de risco de explosões em áreas inflamáveis

Como o transformador isolador apresenta impedância elevada, quando comparado com um autotransformador, ele reduz os valores das correntes de falta em ocorrências de curto circuito, por exemplo, e assim, reduz significativamente arcos elétricos ou faíscas que poderiam ser gerados. Com isso a possibilidade de ocorrências de incêndios é minimizada, mesmo em áreas de risco como postos de combustíveis, ou laboratórios que trabalham com manipulação de gases ou líquidos inflamáveis.

5.3) Continuidade de fornecimento de energia

Nos sistemas aterrados convencionais, a ocorrência de uma falha na isolação, seja entre fase e masa ou entre neutro e massa, pode ocasionar choque elétrico e isso faz com que na ocorrência de uma única falha o sistema tenha que ser interrompido (seccionado).

Em um sistema isolado, a ocorrência de uma única falha não provoca risco de choque elétrico e por isso não é necessário interromper o fornecimento de energia. Somente no caso de uma segunda falha, teríamos a atuação do dispositivo de proteção, não por representar risco de choque elétrico, mas sim por representar, na prática, aplicação de curto circuito, via massa, no circuito secundário. Essa característica, permite ao sistema isolado maior continuidade de fornecimento de energia quando comparado com um sistema aterrado convencional.

O artigo 517-20(a) da NEC 1996 (National Electrical Code) afirma que sistemas monofásicos, até 20 amperes, 125Volts suprindo energia para áreas molhadas devem ser providos com interruptores de falta para terra se a interrupção de energia sob condição de falta puder ser tolerada, ou com sistema isolado se tal interrupção não puder ser tolerada.

6) Resposta a questionamentos

6.1 Por que é aconselhado não aterrar equipamentos conectados ao MIE?

A figura 14 mostra o MIE alimentando uma carga aterrada. Uma vez que a carga conectada ao MIE é aterrada, o circuito secundário isolado passa a ter como referência o mesmo ponto que o circuito primário, ou seja, a terra. E nesse caso, o princípio de proteção contra choque elétrico deixar de ser a separação elétrica e passa a ser o aterramento convencional. Todo o sistema passa a depender das condições de aterramento da instalação. Assim, para que a proteção contra choque não dependa das condições de aterramento aconselha-se não aterrar nem o MIE, nem a carga a ele conectada.

Figura 14. Esquema mostrando o MIE alimentando uma carga aterrada

6.2 Se o MIE alimentar duas cargas e uma delas apresentar uma falha. Qual a consequência para a outra carga e qual o risco envolvido para o usuário?

Caso ocorra uma falha em qualquer uma das cargas, a corrente de falta ficará confinada no circuito secundário isolado, não gerando nenhuma diferença de potencial para o usuário e assim nenhum risco. Caso a falha para a carcaça ocorra entre qualquer uma das fases, como conseqüência, teremos a atuação imediata do circuit breaker. A outra carga, que está conectada em paralelo, sofrerá apenas desligamento por atuação do dispositivo de proteção contra sobrecorrente; nenhum risco de choque será proporcionado ao usuário que entrar em contato com as massas. A figura 15 mostra a condição citada.

Figura 15. Esquema mostrando o MIE alimentando uma carga aterrada

6.3 Por que o manual afirma: “Os equipamentos alimentados pelo Módulo Isolador Estabilizado não podem estar ligados ao aterramento convencional, seja direto na malha de aterramento ou indiretamente através de um cabo de rede, pelo motivo de compremeterem seriamente a sua isolação”. ?

Quanto à ligação ao aterramento, foi explicado no item 6.1. A referência ao aterramento via cabo de rede decorre do fato de que, na época do lançamento do MIE datado de 1998, ainda estarem em uso conexões de rede utilizando cabos coaxiais, onde a malha era aterrada. Atualmente, os cabos coaxiais caíram totalmente em desuso e as conexões de rede utilizam fibras óticas ou cabos de pares trançados (padrão UTP), os quais por exigência da IEEE 802.3 ítem 14.3.1.1 não transportam o terra e as interfaces (placa de rede, HUB, Switch) são isoladas.

O ïtem da norma IEEE802.3 é referenciado abaixo:

14.3.1.1 Isolation requirementThe MAU shall provide isolation between the DTE Physical Layer circuits including

frame ground and all MDI leads including those not used by 10BASE-T. This electrical separation shall withstand at least one of the following electrical strength tests.a) 1500 V rms at 50 Hz to 60 Hz for 60 s, applied as specified in Section 5.3.2 of IEC 60950: 1991.b) 2250 Vdc for 60 s, applied as specified in Section 5.3.2 of IEC 60950: 1991.

c) A sequence of ten 2400 V impulses of alternating polarity, applied at intervals of not less than 1s.

The shape of the impulses shall be 1.2/50 µs (1.2 µs virtual front time, 50 µs virtual time of half value), as defined in IEC 60060. There shall be no insulation breakdown, as defined in Section 5.3.2 of IEC 60950: 1991, during the test. The resistance after the test shall be at least 2 MW, measured at 500 Vdc.

7) O que dizem as normas

Em seu texto a IEC 60950 afirma:

0.2.2 Energy related hazardsInjury or fire may result from a short circuit between adjacent poles of high current supplies orhigh capacitance circuits, causing:– burns;– arcing;– ejection of molten metal.Even circuits whose voltages are safe to touch may be hazardous in this respect.Examples of measures to reduce risks include:– separation;– shielding;– provision of SAFETY INTERLOCKS.

Em seu texto a NBR5410 afirma:

5.1.2.2.3.1Todas as massas de uma instalação devem estar ligadas a condutores de proteção.

NOTA: Partes condutivas acessíveis de componentes que sejam objeto de outra medida de proteção contra choques elétricos (que não a proteção por equipotencialização e seccionamento automático) não devem ser ligadas a condutores de proteção, salvo se seu aterramento ou equipotencialização for previsto por razões funcionais e isso não comprometer a segurança proporcionada pela medida de proteção de que são objeto. São exemplos de partes condutivas acessíveis não-aterráveis, como regra geral: invólucros metálicos de componentes classe II (ver 5.1.2.3), massas de equipamentos objeto de separação elétrica individual (ver 5.1.2.4) e massas de equipamentos classe III(alimentados por fonte SELV, ver 5.1.2.5).

Esse é o caso, por exemplo de um equipamento classe I sendo alimentado por um classe II com transformador isolador. Neste caso, a medida de proteção contra choque elétrico oferecida não é a proteção por equipotencialização e seccionamento automático, mas sim a separação elétrica. Logo o equipamento classe I não deve ter sua massa aterrada.

Em seu texto o artigo 517-20(a) da NEC (National Electrical Code) afirma:

Sistemas monofásicos, até 20 amperes, 125Volts, suprindo energia para áreas molhadas devem ser providos com interruptores de fuga para terra se a interrupção de energia sob condição de falta puder ser tolerada, ou com sistema isolado se tal interrupção não puder ser tolerada.

Conclusões

Baseado no acima exposto neste documento, conclui-se que o Módulo Isolador Estabilizado MICROSOL (Estabilizador classe II com transformador isolado) oferece segurança contra choque elétrico para o usuário, mesmo que a carga alimentada seja um equipamento classe I conectado a uma rede de dados.

Neste produto, a proteção contra choque elétrico não é o aterramento, mas a separação elétrica garantida pelo transformador isolador.

Referências

1- Universidade de Bauru, http://www.bauru.unesp.br/curso_cipa/3_seguranca_do_trabalho/5_eletricidade.htm2- Guia Eletricidade Moderna da NBR5410, dezembro de 20013- Apostila Siemens, Módulo 4 B Proteção contra os efeitos das correntes elétricas do choque elétrico e aterramento da instalação de baixa tensão.4- Proteção contra choques elétricos,sobrecorrentes e sobretensões – Aterramento; Cunha, João. Disponível em: www.miomega.com.br/miomega.htm5- ABNT NBR 5410 - Instalações Elétricas de Baixa Tensão6- Raio X do Módulo Isolador Estabilizado da Microsol, Revista PC e CIA No 37 , pag. 18, agosto de 2004