UFPA · 2019. 4. 10. · FUPAI Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Industria ALCOA Aluminum Company of America . x RESUMO O trabalho tem como objetivo calcular a energia incidente

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UFPA ______________________________________________________________________

ESTUDO DE ARCO ELÉTRICO EM SUBESTAÇÕES DE UM

SISTEMA INDUSTRIAL

VALBERTO COSTA PINHEIRO JUNIOR

1º Semestre de 2014

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

CAMPUS DE TUCURUÍ

FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA TUCURUÍ-PARÁ

Tucuruí, 10 de Fevereiro de 2014.

i

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

CAMPUS DE TUCURUÍ

FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA

VALBERTO COSTA PINHEIRO JUNIOR

ESTUDO DE ARCO ELÉTRICO EM SUBESTAÇÕES DE UM

SISTEMA INDUSTRIAL

Tucuruí-PA

1º Semestre de 2014.

TRABALHO SUBMETIDO AO COLEGIADO DO CURSO DE

ENGENHARIA ELÉTRICA PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE

ENGENHEIRO ELETRICISTA.

Orientadora: Engenheira Eletricista Eleanor Dias

Co-Orientadora: Profª. Dra. Luciana Pereira Gonzalez

ii

iii

Dedico este trabalho a Deus, a minha família e a todos aqueles que

contribuíram para sua elaboração.

iv

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, fonte de vida, fé, força e perseverança.

Aos meus pais e irmãos, que sempre apostaram em mim, pelo suporte, pelo apoio,

pelas orações e principalmente pelo amor, que faz a vida valer a pena e possuir um enorme

significado.

Minha bisavó, exemplo supremo do verdadeiro amor, compaixão e bondade, fonte

eterna de minha inspiração.

Aos parentes próximos, todos estiveram presentes na longa caminhada desta

graduação. Meu muito obrigado e meu carinho a todos.

Aos colegas de faculdade por todos os momentos de dedicação e trabalho em grupo

que contribuíram fundamentalmente para o desenvolvimento e tarefas durante o curso.

Aos colegas de estágio tanto na Eletrobras - Eletronorte como na Alcoa, com quem

compartilhei os primeiros contatos com a vida profissional e pude solidificar o gosto pela

profissão escolhida.

A todos os professores do curso de engenharia elétrica pela dedicação, entusiasmo

demostrado, responsáveis diretamente ou indiretamente pela minha formação como

engenheiro eletricista.

A todos os professores que passaram pela minha vida e me transmitiram

conhecimentos grandiosos contribuindo para a construção de quem sou hoje.

A minha Orientadora e Co-orientadora pelo apoio e dedicação.

À Alcoa pela oportunidade de realizar o curso sobre arco elétrico e contribuir com os

dados necessários para realização deste estudo.

A todas as pessoas que por motivo de esquecimento não foram citadas anteriormente,

vou deixar neste espaço minhas sinceras desculpas.

v

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... vii

LISTA DE TABELAS .................................................................................................. viii

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ..................................................................... ix

CAPÍTULO 1 ................................................................................................................... 1

INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 1

CAPÍTULO 2 ................................................................................................................... 3

ENTENDENDO O RISCO DE ARCO ELÉTRICO E SUAS PROTEÇÕES ............... 3

2.1 Considerações Iniciais ..................................................................................... 3

2.2 O Arco Elétrico ................................................................................................. 4

2.2.1 Avaliando a intensidade do arco elétrico ..................................................... 5

2.3 Métodos de Proteção Contra Arco Elétrico ..................................................... 7

2.3.1 Equipamento de proteção individual ............................................................ 8

2.3.2 Equipamento elétrico à prova de arco ......................................................... 9

2.3.3 A Proteção de queimadura por arco elétrico ............................................... 9

2.3.4 Características dos materiais das vestimentas de proteção contra arcos

elétricos .................................................................................................................. 10

2.3.5 Testes para tecidos e roupas de proteção contra arcos elétricos .............. 11

2.3.5.1 Norma ASTM – F 1959; F 1959 M 1999.................................................... 12

2.3.5.2 Norma IEC – 61482-1 ................................................................................ 12

2.3.5.3 CENELEC – ENV 50353:2000 ................................................................... 12

CAPÍTULO 3 ................................................................................................................. 14

NORMAS PARA CÁLCULO DA ENERGIA INCIDENTE ....................................... 14

3.1 Considerações Iniciais ................................................................................... 14

3.2 NFPA 70E ..................................................................................................... 14

3.1 IEEE 1584 ...................................................................................................... 18

CAPÍTULO 4 ................................................................................................................. 27

ESTUDO DE CASO ...................................................................................................... 27

4.1 Considerações Iniciais ................................................................................... 27

vi

4.2 Cálculo da Energia Incidente ......................................................................... 32

4.2.1 Coleta de dados necessários para o preenchimento da planilha ................. 32

4.2.2 Utilizando a planilha desenvolvida no programa Excel para encontrar o

resultado final ......................................................................................................... 47

4.3 Resultados do Estudo ..................................................................................... 51

CAPÍTULO 5 ................................................................................................................. 57

CONCLUSÃO ................................................................................................................ 57

5.1 Considerações Finais ..................................................................................... 57

5.2 Trabalhos Futuros .......................................................................................... 58

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 59

ANEXOS ....................................................................................................................... 61

Anexo A: Diagramas de Impedâncias de Sequência Positica das Plantas do Porto e

Beneficiamento......... ......................... ..................................................................... 61

Anexo B: Níveis de Curto-circuito Trifásico para Cada Condição Operacional do

Beneficiamento e Porto............................................................................................63

APÊNDICE .................................................................................................................... 66

Placas de Sinalização de Todos Painéis Estudado .................................................... 66

vii

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – Arco elétrico em ensaio laboratorial. ................................................ ...........4

Figura 2.2 – Queimadura causada por um arco elétrico. .................................................. 7

Figura 4.1 – Imagem aérea das subestações do Porto .................................................... 27

Figura 4.2 – Imagem aérea das subestações do Beneficiamento. ................................... 29

Figura 4.3 – Imagem aérea da subestação S372, responsável pelo abastecimento de água

na planta do Beneficiamento .......................................................................................... 31

Figura 4.4 – Interface da planilha elaborada no Excel para o cálculo da energia incidente

........................................................................................................................................ 48

Figura 4.5 – Continuação da interface do programa para cálculo de energia incidente

elaborado no Excel ......................................................................................................... 48

Figura 4.6 – Parte final da interface do programa para cálculo de energia incidente

desenvolvido no Excel .................................................................................................... 49

Figura 4.7 – Planilha toda preenchida com os dados coletados e apresentado os

resultados esperados ....................................................................................................... 50

Figura 4.8 – Placa de sinalização de risco de arco elétrico ............................................ 50

Figura 4.9 – Placa de aviso antes da realização deste estudo ......................................... 54

Figura 4.10 – EPI nível quatro contra o risco de arco elétrico ....................................... 55

Figura 4.11 – EPI nível três contra o risco de arco elétrico............................................ 55

viii

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 – Sistemas de baixa tensão – Limites máximos da corrente de curto-circuito

para vários níveis de tensão e tempo de abertura de disjuntores, para uso recomendado

de EPIs de risco 2 e 4 e arco elétrico em ambiente fechado. .......................................... 17

Tabela 3.2 – Passos para determinação da vestimenta de proteção de acordo com a

NFPA 70E. ..................................................................................................................... 18

Tabela 3.3 – Etapas para estmativa da energia incidente e determinação dos EPIs

adequados pelo método da IEEE 1584 ........................................................................... 18

Tabela 3.4 – Tempo de abertura para disjuntores de potência. ...................................... 22

Tabela 3.5 – Tipo de equipamento e distância típica entre barramentos. ....................... 23

Tabela 3.6 – Tipo de equipamento e distância de trabalho. ........................................... 23

Tabela 3.7 – Fatores para equipamentos e classes de tensão. ........................................ 25

Tabela 4.1 – Tags dos equipamentos de cada subestação. ............................................. 32

Tabela 4.2 – Sistema de tensão e classe dos equipamentos das subestações. ................ 34

Tabela 4.3 – Tipo de aterramento de cada equipamento analisado no estudo ............... 37

Tabela 4.4 – Corrente de curto-circuito utilizada para calcular a energia incidente de

cada equipamento . ......................................................................................................... 40

Tabela 4.5 – Tempo necessário para extinguir o arco elétrico . ..................................... 42

Tabela 4.6 – Distância típica de trabalho. ...................................................................... 45

Tabela 4.7 – Resultados finais . ...................................................................................... 51

ix

LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

Símbolos Descrição

Alfabeto Normal

EPI Equipamento de Proteção Individual

EPC Equipamento de Proteção Coletivo

SESMT Serviço Especializado em Segurança e Saúde no Trabalho

CCM Centro de controle de Motores

NR Norma regulamentadora

ASTM American Society for Testing and Materials

CENELEC Comité Européen de Normalisation Électrotechnique

IEC International Electrotechnical Commission

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

ATPV Arc Thermal Perfomance Value

EBT Breakopen Threshold Energy

NFPA National Fire Protection Association

TP Transformador de Potência

NBR Norma Regulamentadora Brasileira

FUPAI Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Industria

ALCOA Aluminum Company of America

x

RESUMO

O trabalho tem como objetivo calcular a energia incidente proveniente de arcos

elétricos e propor o nível de vestimenta de proteção adequada, visando a redução dos riscos

causados por esses incidentes nas instalações de uma unidade industrial com sistema isolado

de geração elétrica.

Por ser extremamente danosa a segurança das pessoas que interagem com uma

instalação elétrica e por causar danos significativos aos equipamentos e instalações, a energia

incidente, proveniente de um arco elétrico, deve ser mensurada em conformidade com as

normas existentes e os riscos devem ser controlados e mitigados, de maneira a não

comprometer a integridade física das pessoas e das instalações.

Desta forma, o presente estudo é justificado, pois de acordo com a IEE 1584 se deve

realizar o estudo de arco elétrico para determinar corretamente o equipamento de proteção

individual necessário uma vez que se utilizar equipamento de proteção individuai

superdimensionado, além do desconforto causado, novos riscos são criados para o

trabalhador.

Palavras-chave: Energia Incidente, Arcos Elétricos, Riscos, IEEE 1584.

xi

ABSTRACT

The goal of this work is to calculate the incident energy incoming from arc-flash and

propose the proper level of vestment of protection, looking for the reduction of the hazards

caused by this incidents in instalations of an industrial unity with isolated system of electrical

generation.

Because it’s extremely dangerous to the safety of the workers that Interact with the

electric system, from the arc-flash, it has to be measured in conformity with the existent rules

and the riscs must be controlled and mitigated, in the manner to not compromise the fisical

integrity of the people and installation.

In this way, the present study is justified, because in accordance with the IEEE 1584 it

has to be realized the arc-flash study to determine properly the personal protective equipment

necessary once that if it’s used the personal protective equipment superdimensioned, beyond

the desconfort caused. News riscs will be created for the workers.

Keywords: Incident Energy, Arc-Flash, Riscs, IEEE 1584.

1

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

A eletricidade tem importância vital no mundo moderno, chegando a ser desnecessário

informar sua necessidade na vida dos seres humanos, seja trazendo conforto e facilitando a

execução das atividades em seus lares, seja atuando como insumo nos variados segmentos da

economia e da indústria. Por outro lado, sua utilização requer a prática de algumas precauções

em função do perigo que ela pode apresentar, tanto para instalações e equipamentos, quanto

para pessoas, que muitas vezes desconhecem ou desconsideram este risco.

Os acidentes envolvendo a energia elétrica, principalmente no trabalho, ocorrem

frequentemente e podem trazer consequências severas, desde graves ferimentos em

operadores até imensas perdas financeiras devido à destruição de equipamentos, paradas de

serviço e perdas de produção. Um dos mais graves riscos oferecidos pela eletricidade é o arco

elétrico. Esse fenômeno libera uma grande quantidade de energia e gera altas temperaturas, os

trabalhadores podem sofrer queimaduras graves com potencial, inclusive para leva-los a óbito.

É possível dimensionar a quantidade de energia incidente que pode ser liberada por

um barramento elétrico, através de algumas normas que foram elaboradas exclusivamente

para esses casos. Essa energia incidente está vinculada a algumas características da instalação,

como por exemplo, o valor da corrente de curto-circuito e o tempo de atuação dos dispositivos

de proteção.

Aplicar a metodologia estabelecida nessas normas é necessário para se dimensionar o

EPI correto para proteção contra arco. Esses EPIs (Equipamentos de Proteção Individuais)

são separados por níveis de energia incidente. Dessa forma, quanto maior for o nível de

energia incidente, maior deverá ser a resistência relativa ao fogo repentino dos tecidos que

compõem esses EPIs.

Os riscos de arco elétrico existentes na unidade avaliada nesse trabalho são

minimizados através da adoção desses EPIs. Esse estudo visa calcular o nível de energia

incidente e selecionar o nível do EPI mais adequado para proteção contra possíveis

ocorrências de arco elétrico nas subestações existentes na mina de bauxita da Alcoa World

Alumina Brasil P. LTDA instalada no município de Juruti.

2

Este trabalho está dividido em mais quatro capítulos:

O Capítulo 2 aborta os principais riscos oferecidos pelo arco elétrico, também trata das

formas de proteção contra esse incidente. Faz uma análise mais criteriosa dos

equipamentos de proteção individuais, bem como as normas que certificam esses

materiais.

O Capítulo 3 trata dos principais pontos das normas 70E e IEEE 1584, necessários

como base para o estudo de caso desenvolvido nesta pesquisa.

O Capítulo 4 trata do estudo de caso, onde é descrito o sistema elétrico da unidade e

todos os estudos necessários para a realização do trabalho, como valores de curto-

circuito, valores das distâncias apropriadas de trabalho e valores de energia incidente.

Este capítulo trata também das vestimentas de proteção mais adequadas para

realização das tarefas nas subestações da empresa.

O Capítulo 5 apresenta a conclusão do trabalho, abordando os ganhos tanto do

trabalhador como da empresa. Aborda também todas as melhorias proporcionadas pela

realização do estudo.

3

CAPÍTULO 2

ENTENDENDO OS RISCOS DE ARCO ELÉTRICO E

SUAS PROTEÇÕES

2.1 Considerações Iniciais

Os profissionais que interagem com instalações elétricas energizadas, desenvolvendo

atividades de operação e manutenção ou atividades em proximidades, estão sujeitos a riscos

intrínsecos, como choque elétrico, incêndio, arcos elétricos e fogo repentino. Apesar do

grande número de acidentes de origem elétrica, esse tema normalmente é comparado a outros

riscos industriais existentes, ou mesmo ao choque elétrico, não tem sido tratado com a

prioridade que merece.

Para proteção ao risco de choques elétricos, a Norma NBR 5410 – Instalações

Elétricas de Baixa Tensão [1] trata de maneira explícita os diversos métodos empregados para

proteção. Para incêndios de origem elétrica, o assunto é exaustivamente tratado em projetos e

órgãos competentes, bem como pela NBR 13231 – Proteção Contra Incêndios em

Subestações [2]. Quanto à proteção ao risco de arco elétrico, não há histórico no Brasil de

medidas específicas de controle e proteção, tão pouca normas ou literaturas técnicas a respeito

do assunto, tornando difícil aos profissionais de Engenharia e SESMT (Serviço Especializado

em Segurança e Saúde no Trabalho), a definição de medidas eficazes de controle. Assim, para

que esses profissionais possam elaborar um Programa de Proteção ao Risco de Arco Elétrico

eficaz, são necessárias informações técnicas específicas, quanto a:

Competência de pessoas;

Fenômeno de arco elétrico e fogo repentino;

Exposição;

Tipo de trabalho;

Nível de energia incidente;

Características das instalações;

Características dos EPIs e EPCs (Equipamentos de Proteção Coletivos);

Legislações técnicas aplicáveis.

4

A consideração de arco elétrico como riscos intrínsecos às atividades elétricas atende

as prescrições da NR10, quanto à obrigatoriedade da análise e adicionais contidas na norma:

“10.2.1 Em todas as intervenções em instalações elétricas devem ser adotadas medidas

preventivas de controle do risco elétrico e de outros riscos adicionais, mediante técnicas de

análise de risco, de forma a garantir a segurança e a saúde no trabalho” [3].

2.2 O Arco Elétrico

O arco elétrico pode ser resumido como um curto-circuito fechado através do ar,

quando a isolação entre dois condutores ou um condutor e a terra é rompida ou não suporta

mais a tensão aplicada. Sua temperatura pode atingir mais de 10000 °C, liberando uma luz

intensa e um forte barulho [4].

Uma enorme quantidade de energia é descarregada a partir do equipamento elétrico,

espalhando gases quentes e metal derretido, podendo causar severas queimaduras a quem

estiver trabalhando nas proximidades de um painel energizado. As fortes ondas de pressão

que saem do cubículo chegam a arremessar ferramentas e outros objetos, que podem atingir e

danificar outras áreas da instalação ou até mesmo ferir pessoas que estejam no local.

A Figura 2.1 (Retirada de [14]) demonstra o momento da ocorrência de um arco

elétrico em ensaio laboratorial.

Figura 2.1 – Arco elétrico em ensaio laboratorial.

(Fonte: [14])

Este fenômeno pode ocorrer em painéis de distribuição, CCMs (Centros de Controle

de Motores), dutos de barras ou em qualquer outro lugar onde houver a falha de um

equipamento elétrico. Suas principais causas são [4]:

5

Erros Humanos: um operário trabalhando sob pressão pode esquecer algum objeto em

contato com as partes vivas do circuito;

Conexões Deficientes: as conexões frouxas e os contatos não intencionais de

disjuntores extraíveis com algum ponto do sistema podem gerar calor, desencadeando

uma falha com arco elétrico;

Animais: a presença de pequenos animais em instalações elétricas geralmente leva à

ocorrência de curto-circuito com arco;

Falha de Equipamento ou Materiais: a degradação de dispositivos isolantes, diante da

presença de sobretensões transitórias, pode provocar o início de uma falha com arco

elétrico.

A evolução do arco elétrico dentro de um cubículo pode ser dividida nas seguintes

fases [4]:

1. Compressão: a energia do arco é descarregada no ar contido no recinto, os eletrodos

começam a evaporar e há o consequente aumento de pressão. Este estágio se

desenvolve durante os primeiros 5 a 15 ms;

2. Expansão: o incremento de pressão gerado na etapa anterior produz a abertura de

alguma porta ou conduto de alívio e o ar começa a ser expulso, diminuindo a pressão

interna. Esta fase dura entre 5 e 15 ms;

3. Expulsão: a pressão no interior do painel diminui, mas o ar quente continua sendo

expulso e a temperatura aumenta potencialmente. A expulsão de ar tenderá a

extinguir-se quando o ambiente adquirir a temperatura do arco. Este período persiste

por cerca de 40 a 60 ms;

4. Térmica: o arco afeta totalmente os materiais isolantes. A temperatura alcança

milhares de graus Celsius e os condutores e a estrutura começa a se fundir. Este

estágio continua até que se elimine a falha.

2.2.1 Avaliando a intensidade do arco elétrico

O nível de energia liberado num arco elétrico é denominado Energia Incidente,

definida como “a quantidade de energia imposta numa superfície, a certa distância da fonte,

gerada durante a ocorrência de um arco elétrico”, medido normalmente em calorias por

centímetro quadrado (cal/cm2), podendo também ser expresso em joules por centímetro

quadrado (J/cm2) [5]. Sabe-se que a energia liberada num arco elétrico pode ultrapassar o

valor de 10000 °C e se aproximar de 20000 °C, podendo levar o ser humano a óbito.

6

A ocorrência de um arco elétrico nas proximidades de um operador aquece

instantaneamente a superfície de sua pele. Em muito pouco tempo, o calor se difunde para o

interior do corpo e eleva a temperatura até uma dada profundidade. A faixa de suportabilidade

térmica do corpo humano é estreita e a integridade das células pode ser rapidamente

danificada fora dessa faixa, chegando à destruição total.

O limite suportável da pele humana, para queimaduras é de 1,2 cal/cm2 (5J/cm

2) [6],

aproximadamente quarenta e sete graus centrígrados, sendo que acima desse valor, torna-se

necessária a adoção de práticas que reduzem o nível de energia irradiada na instalação, ou a

utilização de vestimentas de proteção, que atenuem o nível de energia incidente recebida pela

pele humana a valores aceitáveis.

Para efeitos informativos, as seguintes temperaturas são utilizadas como valores de

referência:

Pele humana – queimadura curável: 80°C;

Pele humana – morte de células: 90°C;

Ignição de roupas: 400°C a 800°C;

Queima continua de roupas: 800°C;

Partículas de metal derretido proveniente de um arco elétrico: 1000°C;

Superfície do Sol: 5000°C.

Dessa forma, quantificar o valor de energia incidente num arco elétrico torna-se

imprescindível para a definição e seleção de medidas de proteção eficientes, tanto para a

proteção do trabalhador como da instalação. Vale ressaltar que o tempo de exposição do ser

humano ao calor devido à exposição ao arco elétrico, é fator preponderante para severidade da

lesão.

A gravidade de uma queimadura, como a mostrada na Figura 2.2 (Retirada de [14]), é

diretamente proporcional a sua extensão e a sua profundidade. As lesões térmicas de segundo

e terceiro graus podem causar restrições físicas ao ser humano. Os tratamentos requerem

auxílio clínico em hospitais especializados. Nesses casos, o perigo de morte está sempre

presente.

Outro aspecto relevante diz respeito ao emprego de roupas inadequadas quanto à

exposição a fluxos térmicos, pois, zonas do corpo cobertas com vestimentas inapropriadas

podem ser mais queimadas do que se estivessem expostas. As queimaduras mais severas são

causadas pela ignição do uniforme de trabalho e não somente pela exposição do eletricista ao

arco elétrico.

7

Figura 2.2 – Queimadura causada por um arco elétrico.

(Fonte: [14])

A obtenção de estatísticas sobre a ocorrência de arcos é bastante difícil. Isso ocorre

devido ao sigilo imposto por processos legais e tendência natural das pessoas se recusarem a

reportar esses problemas e admitir os erros cometidos. Estimativas baseadas em registros

anônimos e dados de centro de tratamento de queimaduras indicam que ocorrem de cinco a

dez explosões com arco elétrico nos Estados Unidos todos os dias [7]. Os trabalhadores que

sofrem essas lesões necessitam de meses ou anos de recuperação, com custos bastantes

elevados, isso quando o acidente não é fatal. Adicionalmente, existem gastos com multas,

indenizações e seguros.

A preocupação com a segurança de instalações e das pessoas deve vir em primeiro

lugar. Mais importante que descobrir quem foi o culpado por alguma ocorrência é o acúmulo

de dados suficientes para criar estatísticas precisas sobre as características dos ferimentos e

estragos causados por um arco elétrico, a fim de ajudar a evitar futuros acidentes.

2.3 Métodos de Proteção Contra Arco Elétrico

As queimaduras por arcos elétricos representam uma parcela muito grande entre os

ferimentos provocados por eletricidade em locais de trabalho. Apesar da seriedade e da

importância vital que isso representa para os trabalhadores que executam serviços em

eletricidade, este assunto tem recebido pouca atenção pelos usuários em geral, quando

comparado com outros perigos da eletricidade como os choques, incêndios e outros aspectos

que tange a segurança industrial.

É reconhecido que a tecnologia tem evoluído muito para preservar a integridade do

equipamento ou da instalação, como proteção do sistema elétrico, detecção do arco interno,

8

equipamentos resistentes a arco entre outros. Estas tecnologias normalmente são aplicadas

para proteção patrimonial e operacional da instalação na eventualidade de ocorrer falhas no

sistema elétrico segregando as partes afetadas ou confinando as consequências da falha em

invólucros como painéis de tal forma que não atinja as pessoas que eventualmente estiverem

na proximidade.

A maioria dos acidentes acontece quando o operador ou o eletricista precisa remover

as barreiras de proteções como portas de painéis, instalar ou inserir e remover componentes

operacionais como disjuntores com o equipamento energizado. Nestas situações o trabalhador

fica totalmente exposto ao perigo e a sua segurança só depende da prática segura e uso de EPI

adequado. É justamente nesta condição de trabalho que se deve ficar atentos providenciando

proteção.

A energia liberada por arco elétrico é extremamente alta e pode causar ferimentos

severos até uma distância de três metros do ponto de falha nos equipamentos industriais de

alta tensão mais comuns e igualmente para distância menor, nos equipamentos de baixa

tensão. A energia liberada varia de acordo com a configuração do sistema elétrico e nível de

curto-circuito disponível no ponto da falha.

O risco pode ser avaliado através da mesma sistemática adotada para

dimensionamento e proteção dos equipamentos. As zonas de risco e o potencial podem ser

determinados e calculados. Conhecendo a zona e o nível de risco, podemos estabelecer

medidas de proteção através de soluções de engenharia, tais como limitação de energia a um

nível suportável, através do confinamento da energia e escolha adequada de Equipamentos de

Proteção Individual.

2.3.1 Equipamento de proteção individual

No Brasil, a NR-6 - Norma Regulamentadora do Ministério do Trabalho e Emprego

[8] estabelece as exigências legais para Equipamentos de Proteção Individual para proteção

dos trabalhadores contra riscos suscetíveis de ameaçar a segurança e a saúde no trabalho.

Nesta NR não está explicita a necessidade de proteção contra arcos elétricos, mas estabelece

que o EPI deva proteger os trabalhadores contra agentes térmicos tanto para cabeça, face,

membro superior e inferior e corpo inteiro. O arco elétrico numa falha é um agente térmico

igual da solda elétrica a arco. A diferença é que nos serviços em eletricidade os arcos ocorrem

por falha liberando energia muito superior a de uma máquina de solda e é um risco suscetível

de ameaça à segurança e a saúde do trabalhador, portanto o eletricista e/ou operador deve ser

protegido pelo EPI da mesma maneira que os soldadores.

9

Nos Estados Unidos e na Europa, em função da necessidade e obrigatoriedade legal

para proteção contra os efeitos térmicos do arco elétrico, foram desenvolvidos normas para

verificar e determinar o desempenho dos tecidos e vestimentas utilizados como EPIs pelas

entidades como a ASTM (American Society for Testing and Materials) nos EUA, a

CENELEC (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique) na Europa e o IEC

(International Electrotechnical Commission) com abrangência internacional [9].

2.3.2 Equipamento elétrico à prova de arco

As normas técnicas internacionais e brasileiras prescrevem que os equipamentos

elétricos devem ser dimensionados e construídos para suportar os esforços mecânicos e

térmicos em casos de curto-circuito sem danificar o equipamento. No caso de equipamentos à

prova de arco todo o material da combustão deve ser direcionado para cima para não atingir o

trabalhador, as portas e coberturas de proteção não abram, não haja rajadas de fragmentos, o

arco não provoque furos no painel, a integridade do aterramento seja mantida, e amostra de

tecido colocada a certa distância na posição vertical e horizontal não inflame [6]. Esta

condição é encontrada em situações normais de operação, onde o equipamento é mantido

fechado, porém para executar manutenções e/ou inspeções de rotina ou extraordinária, é

necessário remover as coberturas de proteção, ou remover ou inserir componentes, como

disjuntores ou gavetas de CCMs, alterando toda a condição de segurança estabelecida pelas

normas. Portanto, mesmo para equipamentos a prova de arco ainda o trabalhador

especializado (mantenedor, operador, eletricista) fica exposto ao risco.

2.3.3 A proteção de queimadura por arco elétrico

Existem estudos e modelos matemáticos, publicados pelo IEEE – (Institute of

Electrical and Electronics Engineers) [10], para cálculo da energia liberado pelo arco elétrico

nas condições das instalações elétricas em função do nível de curto-circuito existente no

equipamento e a distância de trabalho em relação ao ponto onde possa ocorrer o arco. Por

outro lado, de acordo com estudos de A. M. Stoll da marinha americana, o corpo humano

pode sofrer queimadura do segundo grau quando exposto a uma energia na forma de calor de

5 J/cm2 [4] . Com base no valor da energia liberado por um arco e o limite do calor que o

corpo humano pode suportar para não sofrer queimadura do segundo grau, podemos avaliar e

identificar vestimentas para proteger o trabalhador contra queimaduras por arco elétrico.

10

Em 1999, a ASTM [14], definiu um indicador denominado ATPV – (Arc Thermal

Performance Value), para medir o desempenho dos tecidos e caracterizar a roupas de proteção

contra arco elétrico. ATPV é o valor máximo da energia incidente sobre o tecido sem permitir

que a energia no lado protegido exceda o valor limiar de queimadura do segundo grau, ou

seja, que não ultrapasse cinco Joules por cm2 e não entre em combustão. Este valor é medido

por testes específicos expondo o material aos arcos elétricos em diferentes condições de

corrente e tempo de exposição.

Em alguns casos, não é possível medir esta energia devido à carbonização do tecido.

Nestes casos é utilizado um valor denominado EBT – (Breakopen Threshold Energy), que é o

valor médio dos cinco valores máximos de energia incidente que não provoca o "break open"

do tecido, ou seja, o material carbonizado não apresenta abertura na camada interna (próximo

a parte protegida) maior do que 0,5 pol2 em área ou rachadura maior do que uma polegada em

comprimento.

Como regra geral, cada fabricante de roupa de proteção deve fornecer os valores do

ATPV ou EBT, em função do tipo da confecção, independente dos valores fornecidos pelos

fabricantes de tecidos. Caso a roupa seja fabricada com várias camadas de um tecido, ou

composição de tecidos diferentes, o mesmo se aplica para o conjunto.

2.3.4 Características dos materiais das vestimentas de proteção contra arcos elétricos

De acordo com o NFPA 70E [4], as fibras de algodão tratado retardante de chamas,

Meta-aramida, Para-aramida, Poli-Benzimidazole (PBI) são materiais com características de

proteção térmica em geral. A fibra de Para-amida, além da proteção térmica, ainda tem uma

característica que evita o Break Open, ou seja, rachadura do material carbonizado.

Os materiais sintéticos como poliéster, nylon, e mistura de algodão-sintético não

devem ser utilizados para proteção contra arcos elétricos, pois elas derretem sobre a pele

quando exposto à alta temperatura consequentemente agravando a queimadura.

Algodão e mistura algodão-poliester, seda, lã e nylon são considerados materiais

inflamáveis. Os tecidos com fibras de algodão tratado retardante de chamas, Meta-aramida,

Para-aramida, Poli-Benzimidazole, podem iniciar a ignição, mas não mantêm a combustão

quando a fonte for removida.

As vestimentas fabricadas com materiais naturais como, algodão, seda e lã são

consideradas aceitáveis, de acordo com o NFPA, se a análise determinar que o tecido não

continuará queimando nas condições de exposição ao arco elétrico.

11

O NFPA expressa claramente que as fibras sintéticas puras de nylon, poliéster, rayon

ou mistura destes materiais com algodão, não devem ser utilizados como material de proteção

contra arcos elétricos. Alguns tecidos resistentes a chamas como modacrylico e algodão

tratado retardante de chamas non-duráveis, conforme critério de teste de durabilidade da

ASTM não são recomendados para uso de proteção dos trabalhadores em serviços de

eletricidade.

As características das roupas de proteção para arcos elétricos devem ser diferentes

daquelas normalmente utilizadas para proteção por efeitos térmicos das chamas. A

transmissão do calor liberado por arco é predominantemente por radiação (aprox. 90%) num

espaço de tempo muito curto podendo atingir temperaturas altíssimas como 20000 °C. O calor

das chamas é transferido por convecção e radiação a temperatura em torno de 2000 °C,

dependendo do tipo do material combustível, e o tempo de exposição pode variar em função

do tipo de proteção requerido, por exemplo, para fuga, ou para combate a incêndio.

Para proteção da cabeça, e mais especificamente para a face, há a necessidade de

manter a visibilidade, e da mesma maneira que os tecidos, a ASTM tem uma norma específica

para testes de protetor facial. Normalmente os visores utilizam policarbonato que tem uma

característica de absorver impactos, mas com baixo desempenho de proteção contra o calor do

arco. O desenvolvimento tem levado a utilização do polipropionato para proteção contra arcos

elétricos, com proteção bem superior ao policarbonato.

Independente da proteção contra queimaduras por arcos elétricos é recomendado

sempre o uso de capacete e óculos de segurança.

2.3.5 Testes para tecidos e roupas de proteção contra arcos elétricos

Atualmente existem três normas para testes de tecidos e roupas para proteção contra

queimaduras por arcos elétricos, a ASTM-F 1959/F1959M-1999, IEC-61482-1 e CENELEC

ENV 50354:2000 da comunidade europeia.

Tanto a ASTM como a IEC [15], estabelecem critérios de teste e analise para

estabelecer quantitativamente a característica térmica do material e o desempenho de proteção

com determinação do ATPV ou EBT assim permitindo comparar o desempenho de diferentes

materiais de proteção e escolher a proteção mais adequada para o nível de risco existente no

local de trabalho. A CENELEC [16] estabelece critério de teste qualitativo definindo a

corrente e tempo do arco, sem medição da energia, e verifica se o material passou ou não

passou no teste dentro dos parâmetros estabelecidos através da inspeção visual e tempo de

combustão do material.

12

2.3.5.1 Norma ASTM – F 1959; F 1959 M 1999

O arranjo consiste em dois eletrodos verticais (aço inox 303 ou 304) de 19 mm de

diâmetro e 450 mm de comprimento no mesmo eixo, distanciado de 305 mm. A uma distância

de 305 mm do eixo dos eletrodos, são colocadas três peças para fixar as amostras de tecido de

610 x 305 mm, com distanciamento angular de 120° entre si. Cada peça é equipada com dois

calorímetros de cobre atrás do tecido e mais dois outros, um de cada lado da amostra. Os

calorímetros atrás da amostra medem a energia atrás do tecido e outros dois medem a energia

incidente.

Para cada disparo do arco, são testadas três amostras de tecido simultaneamente e

coletados no mínimo vinte dados dos calorímetros, para validação estatística o que significa

que é necessário pelo menos sete testes para cada série com vinte e uma amostras.

2.3.5.2 Norma IEC – 61482-1

O arranjo é similar ao da ASTM, e consiste de dois eletrodos verticais (aço ou outro

material) no mesmo eixo, distanciado de 300 mm. A uma distância de 300 mm do eixo dos

eletrodos são colocadas três peças com abertura vertical de 550 x 200 mm, com

distanciamento angular de 120° entre si para fixar as amostras de tecidos, cada peça

equipados com dois calorímetros de cobre. O calorímetro atrás da amostra mede a energia

atrás do tecido e outro colocado ao lado da amostra mede a energia incidente.

Para cada disparo do arco, são testadas três amostras de tecido simultaneamente e

coletados no mínimo vinte dados dos calorímetros, para validação estatística o que significa

que é necessário pelo menos sete testes para cada série com vinte e uma amostras.

2.3.5.3 CENELEC – ENV 50353:2000

O arranjo do equipamento e circuito elétrico é fixo, e consiste em dois eletrodos

colocados verticalmente no mesmo eixo e distanciado de 30 mm. O eletrodo superior é de

alumínio e o inferior de cobre. Os eletrodos são cercados nos três lados por uma caixa de teste

na forma de cilindro parabólico. As partes superiores e inferiores são seladas por material

isolante, de tal forma que o calor seja direcionado para a parte frontal aberta.

Faceando a abertura, é colocada uma placa vertical com dimensão de 400 x 400 mm, a

uma distancia horizontal com o eixo do arco de 300 mm.

Existem dois níveis de teste controlando a corrente nos eletrodos e com o tempo

definido de 500 ms:

13

1. Classe 1 – 4 kA, 500 ms

2. Classe 2- 7 kA, 500 ms

A escolha do nível de teste é estabelecida em função da classe de proteção requerida

para proteção estabelecida pelo fabricante do tecido ou roupa. Os testes são feitos em duas

amostras para validação, o que significa dois disparos de arcos.

A avaliação é feita por inspeção visual de acordo com o seguinte critério:

1. Tempo de combustão (queima) do tecido ou roupa deve ser menor ou igual a cinco

segundos após exposição ao arco;

2. Os materiais não devem fundir;

3. Não deve existir nenhum furo maior do que cinco mm (medido em qualquer direção);

4. No caso de roupas, além dos critérios acima, as costuras devem ser mantidas.

O material é aprovado para as condições de teste se nenhuma das condições acima

ocorrer. O teste não mede o fluxo de calor nem o desempenho do material. O teste serve para

avaliar se a roupa ou tecido é adequado para as condições de teste (4 kA ou 7 kA com duração

de 500 ms), e não é possível fazer extrapolação para outras condições.

A escolha da vestimenta ou roupa de proteção contra queimaduras por arco elétrico

requer uma avaliação detalhada da natureza do mesmo e das práticas de trabalho realizado,

não devendo realizar esta escolha por analogia com os demais agentes térmicos.

A comunidade da engenharia reconhece que falhas elétricas ocorrem a qualquer

sistema do tipo, motivo pelo qual vem se desenvolvendo tecnologias como dispositivos de

detecção e proteção assim como equipamentos mais resistentes a arcos elétricos.

14

CAPÍTULO 3

NORMAS PARA CÁLCULO DE ENERGIA INCIDENTE


Para o cálculo de energia incidente, devem-se utilizar referências normativas oficiais,

conforme a NR10, item 10.1.2:

“Esta NR se aplica, a todas as fases de geração, transmissão, distribuição e consumo,

incluindo as etapas de projeto, construção, montagem, operação, manutenção das instalações

elétricas e quaisquer trabalhos realizados nas suas proximidades, observando-se as normas

técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e na ausência ou omissão destas, as

normas internacionais cabíveis” [1].

Assim, considerando que não possuímos ainda norma técnica nacional específica

sobre o assunto, devemos utilizar como base técnica, normas internacionais vigentes.

Para o cálculo da energia incidente devido ao arco elétrico, diversas linhas de

raciocínio e modelos de cálculo são utilizadas:

Ralph Lee: Método da Máxima Energia Incidente (Teórico);

NFPA 70E: Aproximação para Baixa Tensão do Método Teórico;

IEEE 1584: Modelo Empírico Baseado em Ensaios Normalizados.

Os métodos citados possuem características próprias, considerando-se diferentes

variáveis e modelos matemáticos, que os tornam mais específicos conforme o tipo de

instalação.

Dessa forma, a escolha correta do método é fundamental para obterem-se resultados

que propiciem a definição coerente de vestimentas de proteção, evitando-se assim, a aquisição

de EPIs superdimensionados, que além de inaplicáveis, podem gerar outros riscos adicionais,

além de investimentos significantes. Dentre os três métodos apresentados, os mais utilizados

no segmento industrial são NFPA 70E e IEEE 1584. Quando os limites desses métodos são

ultrapassados, as equações teóricas de Ralph Lee poderão ser utilizadas.

3.2 NFPA 70E

De acordo com a NFPA 70E [6], os cálculos de energia incidente devem ser realizados

com o objetivo de determinar os EPIs necessários para trabalhos executados a uma distância

que apresente riscos de queimaduras em função do arco elétrico.

15

O cálculo da energia incidente somente é dispensável caso o trabalho seja realizado a

uma distância segura de aproximação. A distância segura de aproximação é definida como a

distância da fonte do arco na qual uma energia de calor de 1,2 cal/cm², ou 5,0 J/cm², incide

sobre uma pessoa sem equipamento de proteção, causando-lhe queimadura de segundo grau.

A NFPA 70E possui duas metodologias de cálculo para estimar os valores de energia

incidente. O primeiro método, considerado Método Teórico, estima a energia incidente

baseando-se em um valor teórico máximo, conforme estudos realizados por Ralph Lee. Por

esse método, aplicável para arcos elétricos ocorridos em ambiente aberto e tensão superior a

600 V, a energia incidente é determinada pela equação 3.1 (Retirada de [5]):

(3.1)

Onde:

= Energia máxima incidente, em cal/cm2;

= Corrente de curto-circuito, em kA, dentro dos limites de 16-50 kA;

= Tensão de linha, em kV;

= Tempo de duração do arco, em segundos;

= Distância de trabalho do ponto de arco elétrico, em polegadas.

Por ser um modelo teórico, os valores de energia incidente calculados por esse método

são muito elevados. Porém, pode ser aplicado em substituição aos outros métodos quando as

condições de contorno não forem devidamente respeitadas.

Para arcos ocorridos em ambiente aberto, a NFPA 70E disponibiliza a equação 3.2

(Retirada de [5]) para estimativa da energia incidente.

[ ] (3.2)

Onde:

= Energia incidente máxima em ambiente aberto, em cal/cm2;

= Distância de trabalho do ponto de arco elétrico, em polegada;

16

= Tempo de duração do arco, em segundos;

= Corrente de curto-circuito, em kA dentro dos limites de 16 - 50 kA).

Já em ambientes fechados, de acordo com a NFPA 70E, deve ser aplicada a equação

3.3 (Retirada de [5]) para estimativa de energia incidente.

(3.3)

Onde:

= Energia incidente máxima em ambiente fechado em cal/cm2;

= Distância de trabalho do ponto de arco elétrico, em polegada;

= Tempo de duração de arco, em segundos;

= Corrente de curto-circuito, em kA dentro dos limites de 16 - 50 kA)

A NFPA 70E também possui um método simplificado para determinação do EPI

adequado para proteção contra arco elétrico de acordo com o nível de tensão, o tempo para

eliminação do arco e a corrente de curto-circuito. Esse método não estima o valor da energia

incidente e considera somente a utilização de EPIs ATPV Categorias dois e quatro.

A Tabela 3.1, adaptada da tabela D.9.1 da NFPA 70E, apresenta os valores de energia

incidente para instalações de baixa tensão.

A NFPA 70E disponibiliza, ainda, outro grupo de tabelas para determinação do EPI a

ser utilizado para proteção contra arcos elétricos. Nessas tabelas, a seleção do EPI é realizada

de acordo com a atividade que será executada, a corrente do curto-circuito e o tempo para

eliminação do arco. A segunda metodologia de cálculo prevista na NFPA 70E, considerado

Método Empírico, é baseada na IEEE 1584 e está descrita no item 3.3.

17

Tabela 3.1: Sistemas de baixa tensão – Limites máximos da corrente de curto-circuito para vários níveis de tensão e tempo de

abertura de disjuntores, para uso recomendado de EPIs categoria de risco 2 e 4 e arco elétrico em ambiente fechado

(Adaptado de [5]).

Tensão (V) Tempo para

eliminação do arco

(s)

Max Icc 3 para

uso de EPI cat. 2 (8

cal/cm2)

Max Icc 3 para uso

de EPI cat. 4 (40

cal/cm2)

690

0,05

0,10

0,20

0,33

0,50

39 kA

20 kA

10 kA

Não Recomendado

Não Recomendado

180 kA

93 kA

48 kA

29 kA

20 kA

600

0,05

0,10

0,20

0,33

0,50

48 kA

24 kA

12 kA

Não Recomendado

Não Recomendado

200 kA

122 kA

60 kA

36 kA

24 kA

480

0,05

0,10

0,20

0,33

0,50

200 kA

122 kA

60 kA

36 kA

24 kA

200 kA

183 kA

86 kA

50 kA

32 kA

400

0,05

0,10

0,20

0,33

0,50

87 kA

39 kA

18 kA

10 kA

Não Recomendado

200 kA

200 kA

113 kA

64 kA

39 kA

208 0,05

0,10

200 kA

104 kA

Não Aplicável

200 kA

18

A Tabela 3.2 mostra as quatro etapas necessárias para determinação dos EPIs de

acordo com essas tabelas.

Tabela 3.2: Passos para determinação da vestimenta de proteção de acordo com a NFPA 70E (Adaptado de [5]).

Etapa NFPA 70E

1 Informações necessárias: corrente de curto-

circuito, tempo de interrupção do arco e

descrição da tarefa a ser executada.

2 Consulta-se a tabela 130.7.(C) (9) para definir

a categoria do risco.

3 Consulta-se a tabela 130.7.(C) (10) que define

as vestimentas de proteção e os EPIs de

acordo com a categoria de risco.

4 Consulta-se a tabela 130.7.(C) (11) que define

as características das vestimentas de proteção

de acordo com a categoria de risco.

3.3 IEEE 1584

A metodologia de cálculo disposta na IEEE 1584 [10] estima a energia incidente a

partir de equações desenvolvidas através de análise estatísticas retiradas de inúmeros testes de

laboratório. Esse método de cálculo tende a ser mais realista do que o método proposto por

Ralph Lee, implicando em níveis de energia incidente menores para uma mesma instalação.

Na pratica, os cálculos baseados na IEEE 1584 evitam que o trabalhador utilize uma proteção

excessiva, o que facilita a execução de suas atividades laborais.

Pelo método da IEEE 1584, são necessários nove etapas para estimativa da energia

incidente e determinação dos EPIs adequados. A Tabela 3.3 apresenta essas etapas.

Tabela 3.3: Etapas para estimativa da energia incidente e determinação dos EPIs adequados pelo método da IEEE 1584

(Adaptada de [10]) (Continua).

Etapa IEEE 1584

1 Coleta de dados da instalação e do sistema

2 Determinar os modos de operação do sistema

3 Determinar a corrente de curto-circuito

4 Determinar a corrente de arco elétrico

19

Tabela 3.3: Etapas para estimativa da energia incidente e determinação dos EPIs adequados pelo método da IEEE 1584

(Adaptada de [10]).

5 Encontrar as características dos dispositivos

de proteção e o tempo de duração do arco

6 Determinar as tensões dos sistemas e a classe

dos equipamentos

7 Determinar a distância de trabalho

8 Calcular a energia incidente em todos os

equipamentos

9 Determinar a distância segura de aproximação

contra arco elétrico

Os itens a seguir detalham cada etapa desse processo de cálculo.

Etapa 1: Coleta de dados da instalação e do sistema

Nesta etapa é necessário realizar a coleta de dados do sistema elétrico da unidade, tais

como diagramas unifilares, que devem estar atualizados. Devem ser considerados os circuitos

de distribuição de baixa tensão e possíveis alimentadores alternativos.

Após a coleta dos diagramas unifilares, deve-se providenciar todos os dados

necessários para o cálculo de curto-circuito. O estudo deve considerar todas as fontes de

energia, incluindo a concessionária, geradores auxiliares e motores acima de 37 kW (segundo

a IEEE 1584, motores com potência superior ou igual a 37 kW contribuem de maneira

significativa para os valores de curto-circuito). Os diagramas devem mostrar os

transformadores, linhas de transmissão, circuito de distribuição, sistemas de aterramento

elétrico, reatores limitadores de corrente e outros equipamentos limitadores de corrente,

correção ou estabilização de tensão, capacitores, chaves seccionadoras, disjuntores e CCMs.

Também deve considerar painéis e cubículos, incluindo equipamento de proteção, chaves

fusíveis (informando o tipo e capacidade dos fusíveis), alimentadores e circuitos derivados,

bem como motores menores que 600 V e transformadores para instrumentos e proteção.

Equipamentos abaixo de 240 V não necessitam ser considerados a não ser que possuam

potência mínima de 125 kVA.

20

Etapa 2: Determinação dos modos de operação do sistema.

Nessa etapa é necessário analisar todos os modos de operação do sistema elétrico. De

acordo com a IEEE 1584, em sistemas radiais há somente um modo de operação normal,

porém existem outros sistemas mais complexos que possuem vários modos de operação.

É importante determinar a corrente de curto-circuito para o modo de operação que tem

a maior corrente de curto-circuito.

Etapa 3: Determinação da corrente de curto-circuito.

Nesta etapa, a IEEE 1584 recomenda que todas as informações referentes ao diagrama

unifilar e os dados coletados dos equipamentos sejam inseridos em um programa para cálculo

de curto-circuito. Há programas comerciais que permitem a inclusão de milhares de barras

para execução dos cálculos e que permitem um fácil chaveamento entre os modos de

operação. É necessário também, incluir as informações referentes aos cabos elétricos da

instalação, como comprimento e impedância.

Os valores da corrente de curto-circuito devem ser determinados principalmente, nos

pontos da instalação onde os trabalhadores desenvolvam suas atividades laborais.

Etapa 4: Determinação da corrente do arco elétrico.

Nesta etapa é determinada a corrente do arco elétrico nos pontos de interesse da

instalação quanto ao risco do arco elétrico. Também é determinada a parcela da corrente que

passa através do primeiro equipamento de proteção à montante do local da falta envolvendo

arco.

A corrente do arco elétrico depende principalmente dos valores da corrente de curto-

circuito, mensurados na etapa 3. Após a determinação desses valores, a corrente do arco

elétrico pode ser calculada, através da aplicação de equações estabelecidas na norma, para

sistemas de baixa tensão (até 1 kV) ou para tensões maiores, entre 1 e 15 kV. Para baixa

tensão, deve-se aplicar a equação 3.5 (Retirado de [10]).

( )

(3.5)

21

Onde:

log = logaritmo na base 10;

Ia = corrente do arco elétrico, em kA;

K = é -0,153 para arco em ambiente aberto, e -0,097 para arco em ambiente fechado;

Ibf = corrente de curto-circuito para uma falta trifásica, em kA;

V = tensão do sistema, em kV;

G = distância entre condutores; em mm.

Para tensões entre 1 e 15 kV, não há distinção entre as configurações em ambiente

aberto e ambiente fechado, devendo ser aplicada a seguinte equação 3.6 (Retirado de [10]):

(3.6)

Onde:

log = logaritmo na base 10;

Ia = corrente do arco elétrico, em kA;

Ibf = corrente de curto-circuito para uma falta trifásica, em kA.

Posteriormente, realiza-se a conversão do logaritmo, conforme a equação 3.7 (Retirada

de [10]).

(3.7)

Esta etapa, ainda, que deve ser calculada uma segunda corrente do arco elétrico

equivalente a 85% da Ia, com o objetivo de determinar um segundo tempo de duração do arco.

Etapa 5: Encontrar as características dos dispositivos de proteção e tempo de duração

do arco.

Para esse levantamento, recomenda-se que os dados do sistema de proteção sejam

retirados dos equipamentos instalados no campo. Caso contrário, os parâmetros de proteção

devem ser calculados através da aplicação de softwares comerciais específicos, ou, caso a

22

instalação analisada seja simples, as características dos dispositivos de proteção podem ser

encontradas nos catálogos dos fabricantes.

Para fusíveis, as curvas de tempo/corrente dos fabricantes podem incluir o tempo de

fusão e de interrupção. Neste caso, deve-se adotar o tempo de interrupção. Caso o fabricante

forneça somente a média do tempo de fusão, deve-se somar 15% no tempo de fusão, desde

que esse tempo seja até 0,03 s. Para tempo superior a 0,03 s, soma-se 10% no tempo de fusão.

Essas somas têm como objetivo determinar o tempo total da interrupção.

Para disjuntores com relés de proteção integrados, a curva tempo/corrente inclui as

informações referentes ao tempo de disparo e o tempo de interrupção.

Para disjuntores operados por relés externos, a curva do relé mostra somente o tempo

de operação do relé na região temporizada. Para relés operando na região instantânea,

considerando-se a operação do mesmo em 16 ms, à frequência de 60 Hz, devendo ser somado

o tempo para abertura do disjuntores de potência. A Tabela 3.4 apresenta essas

recomendações. A norma orienta, ainda, que tempos de abertura para disjuntores específicos

devem ser consultados nos catálogos dos fabricantes.

Tabela 3.4: Tempo de abertura para disjuntores de potência (Adaptada de [10]).

TENSÃO E TIPO DE

DISJUNTOR

TEMPO DE

ABERTURA EM 60 Hz

(ciclos)

TEMPO DE

ABERTURA (s)

Baixa tensão ( 1kV),

caixa moldada e relé de

proteção integrado

1,5 0,025

Baixa tensão ( 1kV),

caixa isolada com relé de

proteção integrado ou

operado por relé externo

3,0 0,050

Média Tensão (1 a 35 kV) 5,0 0,080

Alta tensão ( 35 kV) 8,0 0,130

23

Etapa 6: Determinar as tensões dos sistemas e a classe dos equipamentos.

Deve-se documentar, para cada barramento, a tensão dos sistemas e o tipo de

equipamento, conforme dispõe a Tabela 3.5 (tabela 2 da IEEE 1584), com o objetivo de

identificar o espaçamento entre os barramentos.

Tabela 3.5: Tipo de equipamento e distância típica entre barramentos (Adaptada de [10]).

TIPO DE EQUIPAMENTO DISTANCIA TÍPICA ENTRE OS

BARRAMENTOS (mm)

Painel de 15 kV 152

Painel de 5 kV 104

Painel de baixa tensão 32

CCMs quadros elétricos de baixa tensão 25

Cabos 13

Outros Não necessário

Etapa 7: Determinar a distância de trabalho

De acordo com a IEEE 1584, a proteção contra arco elétrico é sempre baseada no nível

de energia incidente que atinge suas mãos e braços. O nível do dano depende da porcentagem

da pele do corpo de uma pessoa que sofre uma queimadura. A cabeça e o corpo representam a

maior parte da superfície do corpo humano, por isso queimaduras nessas áreas são mais

graves do que aquela ocorridas nas extremidades do corpo. A Tabela 3.6, adaptada da tabela 3

da IEEE 1584, apresenta as distâncias de trabalho típicas de acordo com os tipos de

equipamentos.

Tabela 3.6: Tipo de equipamento e distância de trabalho típica (Adaptada de [10]).

TIPO DE EQUIPAMENTO DISTÂNCIA DE TRABALHO TÍPICA

(mm)

Painel de 15 kV 910

Painel de 5 kV 910

Painel de baixa tensão 610

CCMs e quadros de baixa tensão 455

Cabos 455

Outros A ser determinada no campo

24

A distância de trabalho típica é a soma da distância entre o trabalhado típica é a soma

da distância entre o trabalhador e a parte frontal do equipamento com a distância entre a parte

frontal e a fonte de origem do arco, localizada dentro do equipamento.

Etapa 8: Calcular a energia incidente em todos os equipamentos.

Nesta etapa, a IEEE 1584 recomenda a utilização de um programa para cálculo da

energia incidente. A própria IEEE 1584 disponibiliza uma planilha em Excel para realização

desses cálculos, conforme apresentado no capítulo 6 da norma.

Para a realização dos cálculos de energia incidentes, a norma estabelece que deve ser

determinado, primeiramente, o valor da energia normalizada. A energia incidente normalizada

é baseada em valores normalizados para um arco de 200 ms de duração e uma distância de

610 mm entre o ponto de origem do arco e uma pessoa. Essa energia pode ser estimada

através da equação 3.8 (Retirada de [10]).

(3.8)

Onde:

log = Logaritmo na base 10;

En = Energia incidente normalizada (J/cm2) para tempo de 200 ms e distância de 610 mm;

K1 = é -0,792 para ambiente aberto, é -0,555 para ambiente fechado.

K2 = é 0 para sistema isolado ou aterrado por alta resistência; é -0,113 para sistema

solidamente aterrado.

G = Distância entre os condutores, em mm.

(3.9)

Finalmente, converte-se para energia incidente a partir da energia normalizada, através

da equação 3.10 (Retirada de [10]).

(

) (

) (3.10)

Onde:

E = Energia incidente (J/cm2);

25

Cf = é um fator de cálculo, 1,0 para tensão acima de 1 kV, 1,5 para tensões igual ou menor do

que 1 kV.

En = Energia incidente normalizada;

t = tempo do arco, em segundos;

D = Distância do possível ponto do arco para uma pessoa (mm);

x = Expoente de distância, conforme Tabela 3.7.

O expoente de distância (x) é determinado através da Tabela 3.7, extraída da IEEE

1584.

Tabela 3.7: Fatores para equipamentos e classes de tensão (Adaptada de [10]).

TENSÃO DO

SISTEMA (kV)

TIPO DE

EQUIPAMENTO

DISTÂNCIA

TÍPICA ENTRE

CONDUTORES

(mm)

EXPOENTE DE

DISTÂNCIA

0,208 – 1,0 Ambiente aberto 10-40 2,000

Painel de distribuição 32 1,473

CCM e Painel 25 1,641

Cabos 13 2,000

1-5 Ambiente aberto 102 2,000

Painel de distribuição 13-102 0,973

Cabos 13 2,000

5-15 Ambiente aberto 13-153 2,000

Painel de distribuição 153 0,973

Cabos 13 2,000

Para determinar o valor da energia incidente em cal/cm2, deve ser aplicado a seguinte

equação 3.11 (Retirada de [10]):

(

) (

) (3.11)

Onde:

E = Energia incidente (cal/cm2);

26

Cf = é um fator de cálculo, 1,0 para tensão acima de 1 kV, 1,5 para tensões igual ou menor do

que 1 kV.


= tempo do arco, em segundos;

D = Distância do possível ponto do arco para uma pessoa (mm);

x = Expoente de distância, conforme tabela 8.

Etapa 9: Determinar a distância segura de aproximação contra arco elétrico.

Assim como a NFPA 70E, a IEEE 1584 define a distância segura de aproximação

como a distância da fonte do arco na qual uma energia de calor de 1,2 (cal/cm²), ou 5,0

(J/cm²), incide sobre uma pessoa sem equipamento de proteção, causando-lhe queimadura de

segundo grau.

Para determinar a distância segura de aproximação, deve-se aplicar a seguinte equação

3.12 (Retirada de [10]):

(

) (

)

(3.12)

Onde:

DB = Distância de aproximação do ponto do arco, em (mm);

Cf = é um fator de cálculo, 1,0 para tensão acima de 1 kV, 1,5 para tensão igual ou menor do

que 1 kV;


EB = Energia Incidente (J/cm2) na distância de proteção;

t = tempo do arco, em segundos;

x = Expoente de distância, conforme tabela 3.7.

27

CAPÍTULO 4

ESTUDO DE CASO


A Mina de Bauxita Juruti consiste em uma indústria com atividades relacionadas à

extração e beneficiamento de bauxita, de propriedade da ALCOA (Aluminum Company of

America), a qual está implantada no município de Juruti, estado do Pará.

As instalações do Porto do Projeto Juruti tem suprimento de energia elétrica através de

Unidades Termelétricas (UTE) contendo seis unidades geradoras de 725 kW e quatro

unidades geradoras de 324 kW. Enquanto as instalações do Beneficiamento do Projeto Juruti

tem suprimento de energia elétrica contendo seis unidades geradoras de 1700 kW e três

unidades geradoras de 324 kW, ambas sob contrato de compra da Petrobras Distribuidora

S.A. O nível de tensão entregue pela fornecedora é de 13800 V e distribuído às subestações

secundárias através de redes aéreas com cabos isolados. Nestas, o nível de tensão é rebaixado

em 4160 V para acionamento de cargas de alta potência e em 440 V para acionamento de

cargas de baixa potência.

Figura 4.1: Imagem aérea das subestações do Porto.

(Fonte: Alcoa Juruti)

28

A Figura 4.1 mostra a imagem aérea da planta do porto da Alcoa em Juruti. Nela

podem ser identificadas a subestação principal e as subestações secundárias, onde foram

realizados os estudos de arco elétrico, essas subestações desempenham as seguintes funções

no processo industrial:

Subestação 110P (Subestação Principal):

Logo após a geração de energia pelos geradores termoelétricos a energia e

repassada a essa subestação, que em seguida repassa para a subestação de

distribuição, no caso a 112P.

Subestação 112P (Subestação de Distribuição):

Recebe energia da subestação 110P e distribui entre as subestações

secundárias.

Subestação 481P (Virador de Vagão):

Carro virador de vagões;

Alimentador de sapatas;

Transportadores de correia.

Subestação 415P (Estocagem e Manuseio de Bauxita):

Transportadores de correia;

Empilhadeira de bauxita lavada.

Subestação 412P (Transferência e Embarque de Bauxita):

Retomadora de roda caçambas;

Carregador de navios;


Subestação 370P (Sistema de Utilidades):

Este sistema é composto por instalações temporárias tais como: escritórios

administrativos, CCE, ambulatório, refeitório, portaria, oficina de subconjuntos

industriais, Estação de Tratamento de Esgoto – ETE, iluminação viária e dos

pátios de estocagem e transferência de bauxita para terminal de embarque.

29

A Figura 4.2 mostra a imagem aérea do beneficiamento, podendo ser localizadas suas

respectivas subestações. Logo em seguida as descrições dos processos de cada subestação

utilizada para realização do estudo de arco elétrico no beneficiamento.

Figura 4.2: Imagem aérea das subestações do Beneficiamento.


Subestação 110B (Subestação Principal):

Logo após a geração de energia pelos geradores termoelétricos a energia e

repassada a essa subestação, que em seguida repassa para a subestação de

distribuição, no caso a 112B.

Subestação 112B (Subestação de Distribuição):

Recebe energia da subestação 110B e distribui entre as subestações

secundárias.

Subestação 611B (Britagem):

Britador primário e secundário;


Subestação 621B (Estocagem):

Transportadores de correia;

30

Empilhadeira de minério.

Subestação 631B (Lavagem):

Lavadores rotativos;

Peneiras vibratórias;


Sistema de bombeamento de água de processo, bombeamento de rejeito e

sistema de vácuo.

Subestação 641B (Estocagem de Bauxita Lavada):

Transporte de correia;

Torre de amostragem;

Empilhadeira de bauxita lavada.

Subestação 651B (Sistema de Distribuição de Água Bruta):

Sistema de bombeamento.

Subestação 661B (Lagoas de Rejeito):


Subestação 372B (Captação de Água Bruta):


A Figura 4.3 mostra a imagem aérea da única subestação isolada. A Subestação 372B

localiza-se às margens do Lago Capiranga a nove quilômetros do beneficiamento, responsável

pelo abastecimento de água potável para a área da mina.

31

Figura 4.2: Imagem aérea da subestação S372, responsável pelo abastecimento de água na planta do Beneficiamento.


Nas subestações da empresa são realizadas várias manutenções diariamente, que

podem causar um incidente com arco elétrico, tais como:

Extração de disjuntores em painéis energizados;

Termografia em painéis energizados;

Medição em painéis de baixa tensão (110 a 440 V) energizados;

Manobras em disjuntores energizados.

Todas as manutenções realizadas nas subestações são realizadas com o operador

utilizando EPI contra o risco de arco elétrico nível quatro. Através do estudo realizado ficou

comprovado que esse nível de roupa de proteção é realmente superior ao necessário. Além de

poder causar problemas ergonômicos aos trabalhadores do sistema elétrico da empresa

futuramente, devido à dificuldade de manter uma postura correta na hora de realizar as

tarefas, os custos com roupas de proteção deste nível são extremamente caros.

32

4.2 Cálculo da Energia Incidente

Os cálculos da energia térmica do arco elétrico foram realizados com base nas normas

internacionais recomendadas pelo padrão da Alcoa 32.70 de junho de 2012. Segundo a

metodologia disposta na norma IEEE 1584, foi possível desenvolver uma planilha no Excel

para facilitar os cálculos, reduzindo bastante o tempo de finalização do estudo e

acrescentando mais confiabilidade aos resultados. A planilha serve para determinar a energia

incidente e a distância segura de aproximação, tendo como principal resultado a definição de

risco da instalação. A definição da categoria de risco é necessária para que o EPI destinado à

proteção contra os riscos do arco elétrico seja dimensionado corretamente.

4.2.1 Coleta dos dados necessários para o preenchimento da planilha

Para a correta utilização da planilha, os seguintes dados devem ser preenchidos:

Tag ou nomenclatura do equipamento:

É necessário identificar o Tag do painel, para que o trabalhador destas subestações

saiba exatamente a que painel a placa faz referência. Foi realizado um levantamento de todos

os painéis e seus respectivos Tags, essas informações estão presentes na Tabela 4.1:

Tabela 4.1: Tags dos equipamentos de cada subestação (Continua)

Subestação Tag do Equipamento

SE110B 110B-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6)

110B-QM-0001 (GE 7)

SE112B 112B-QM-0001

SE611B S611-QM-0001

S611-MCC-0001

S611-MCC-0002

SE621B S621-QM-0001

S621-MCC-0001

S621-MCC-0002

33

Tabela 4.1: Tags dos equipamentos de cada subestação (Continua)

SE631B S631-QM-0001

S631-MCC-0001

S631-MCC-0002

S631-MCC-0003

S631-MCC-0004

S641B S641-QM-0001

S641-MCC-0001

S641-MCC-0002

S651B S651-QM-0001

S651-QD-0001

S651-MCC-0001

S651-MCC-0002

S651-BC-0001

S661B S661-QM-0001

S661-MCC-0001

S661-MCC-0002

S372B S372-QM-0001

S372-MCC-0001

S372-MCC-0002

S110P 110P-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6)

110P-QM-0001 (GEs 7+8+9+10)

S112P 112P-QM-0001

S370P S370-QM-0001

S370-MCC-0001

34

Tabela 4.1: Tags dos equipamentos de cada subestação

S412P S412-QM-0001

S412-MCC-0001

S412-MCC-0002

S412-MCC-0003

S415 S415-QM-0001

S415-MCC-0001

S415-MCC-0002

S481 S481-QM-0001

S481-QD-0001

S481-MCC-0001

S481-MCC-0002

Tipo do equipamento e tensão de linha do sistema elétrico;

Para cada condutor ou barramento foi documentado o sistema de tensão e a classe do

equipamento, como mostra a Tabela 4.2. Isto permitirá aplicar as equações baseadas na norma

da classe do equipamento e a distância entre condutores ou barramentos.

Tabela 4.2: Sistema de tensão e classe dos equipamentos das subestações (Continua)

Subestação Tag do Equipamento Tensão (kV) Tipo de

Equipamento

SE110B 110B-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) 13,8 Painel

110B-QM-0001 (GE 7) 13,8 Painel

SE112B 112B-QM-0001 13,8 Painel

35

Tabela 4.2: Sistema de tensão e classe dos equipamentos das subestações (Continua)

SE611B S611-QM-0001 13,8 Painel

S611-MCC-0001 4,16 CCM

S611-MCC-0002 0,48 CCM

SE621B S621-QM-0001 13,8 Painel

S621-MCC-0001 4,16 CCM

S621-MCC-0002 0,48 CCM

SE631B S631-QM-0001 13,8 Painel

S631-MCC-0001 4,16 CCM

S631-MCC-0002 0,48 CCM

S631-MCC-0003 0,48 CCM

S631-MCC-0004 0,48 CCM

S641B S641-QM-0001 13,8 Painel

S641-MCC-0001 4,16 CCM

S641-MCC-0002 0,48 CCM

S651B S651-QM-0001 13,8 Painel

S651-QD-0001 0,48 Painel

S651-MCC-0001 0,48 CCM

S651-MCC-0002 0,48 CCM

S651-BC-0001 0,48 Painel

S661B S661-QM-0001 13,8 Painel

S661-MCC-0001 4,16 CCM

S661-MCC-0002 0,48 CCM

36

Tabela 4.2: Sistema de tensão e classe dos equipamentos das subestações

S372B S372-QM-0001 13,8 Painel

S372-MCC-0001 4,16 CCM

S372-MCC-0002 0,48 CCM

S110P 110P-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) 13,8 Painel

110P-QM-0001 (GEs 7+8+9+10) 13,8 Painel

S112P 112P-QM-0001 13,8 Painel

S370P S370-QM-0001 13,8 Painel

S370-MCC-0001 0,48 CCM

S412P S412-QM-0001 13,8 Painel

S412-MCC-0001 4,16 CCM

S412-MCC-0002 4,16 CCM

S412-MCC-0003 0,48 CCM

S415 S415-QM-0001 13,8 Painel

S415-MCC-0001 4,16 CCM

S415-MCC-0002 0,48 CCM

S481 S481-QM-0001 13,8 Painel

S481-QD-0001 0,48 Painel

S481-MCC-0001 0,48 CCM

S481-MCC-0002 0,48 CCM

37

Tipo de instalação:

Quanto ao tipo de instalação o equipamento pode ser classificado como aberto (para

instalação ao ar livre, ex: disjuntores, seccionadores de subestações) ou fechado (painéis

fechados, sistemas em canaletas, dutos de barramento). Todos os equipamentos instalados

envolvidos no estudo são do tipo fechado.

Tipo de aterramento:

Os aterramentos dos equipamentos são do tipo indireto (sistema aterrado por meio de

reator, alta resistência ou isolado) ou do tipo direto (sistema solidamente aterrado). Foi

realizada então uma pesquisa nos manuais de instalações para coletar as informações corretas

sobre o tipo de aterramento dos equipamentos, a tabela mostra o tipo de aterramento de cada

equipamento em estudo:

Tabela 4.3: Tipo de aterramento de cada equipamento analisado no estudo (Continua)

Subestação Tag do Equipamento Tipo de Aterramento

SE110B 110B-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) Sistema solidamente aterrado

110B-QM-0001 (GE 7) Sistema solidamente aterrado

SE112B 112B-QM-0001 Sistema solidamente aterrado

SE611B S611-QM-0001 Sistema solidamente aterrado

S611-MCC-0001 Sistema isolado e aterrado por

alta resistência


alta resistência



alta resistência


alta resistência

38

Tabela 4.3: Tipo de aterramento de cada equipamento analisado no estudo (Continua)


S631-MCC-0001 Sistema isolado e aterrado por alta

resistência


resistência


resistência


resistência

S641B S641-QM-0001 Sistema solidamente aterrado


resistência


resistência


S651-QD-0001 Sistema isolado e aterrado por alta

resistência


resistência


resistência

S651-BC-0001 Sistema isolado e aterrado por alta

resistência



resistência


resistência

39

Tabela 4.3: Tipo de aterramento de cada equipamento analisado no estudo



alta resistência


alta resistência

S110P 110P-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) Sistema solidamente aterrado

110P-QM-0001 (GEs 7+8+9+10) Sistema solidamente aterrado

S112P 112P-QM-0001 Sistema solidamente aterrado

S370P S370-QM-0001 Sistema solidamente aterrado


alta resistência

S412P S412-QM-0001 Sistema solidamente aterrado


alta resistência


alta resistência


alta resistência

S415 S415-QM-0001 Sistema solidamente aterrado


alta resistência


alta resistência

S481 S481-QM-0001 Sistema solidamente aterrado

S481-QD-0001 Sistema isolado e aterrado por alta

resistência


resistência


resistência

40

Corrente de curto-circuito do sistema elétrico, em kA;

A empresa possui um estudo de curto-circuito para todo seu sistema elétrico, esse

estudo foi realizado através de um programa de computador que executa milhares de

barramentos e permite fácil chaveamento entre os modos de operação. O programa permite

encontrar a corrente de curto-circuito sólida em cada ponto de interesse, normalmente todos

os locais onde os trabalhadores possam está trabalhando. O nome do programa não será

divulgado neste estudo, pois se trata de um segredo de indústria. A Tabela 4.4 mostra os

valores de curto-circuito em cada equipamento analisado no estudo.

Tabela 4.4: Corrente de curto-circuito de cada equipamento, utilizada para calcular a energia incidente (Continua)

Subestação Tag do Equipamento Corrente de Curto-circuito

(kA)

SE110B 110B-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) 3,528

110B-QM-0001 (GE 7) 3,528

SE112B 112B-QM-0001 3,527

SE611B S611-QM-0001 3,42

S611-MCC-0001 4,868

S611-MCC-0002 13,032

SE621B S621-QM-0001 2,998

S621-MCC-0001 2,334

S621-MCC-0002 11,662

SE631B S631-QM-0001 3,512

S631-MCC-0001 2,609

S631-MCC-0002 32,993

S631-MCC-0003 32,996

S631-MCC-0004 29,807

S641B S641-QM-0001 3,344

S641-MCC-0001 2,212

S641-MCC-0002 12,467

41

Tabela 4.4: Corrente de curto-circuito de cada equipamento, utilizada para calcular a energia incidente (Continua).

S651B S651-QM-0001 3,423

S651-QD-0001 22,008

S651-MCC-0001 18,953

S651-MCC-0002 20,387

S651-BC-0001 20,607

S661B S661-QM-0001 3,185

S661-MCC-0001 4,226

S661-MCC-0002 8,309

S372B S372-QM-0001 2,069

S372-MCC-0001 3,793

S372-MCC-0002 6,451

S110P 110P-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) 2,094

110P-QM-0001 (GEs 7+8+9+10) 2,094

S112P 112P-QM-0001 2,094

S370P S370-QM-0001 1,957

S370-MCC-0001 16,396

S412P S412-QM-0001 2,062

S412-MCC-0001 3,654

S412-MCC-0002 3,823

S412-MCC-0003 11,338

S415 S415-QM-0001 2,037

S415-MCC-0001 3,444

S415-MCC-0002 11,113

42

Tabela 4.4: Corrente de curto-circuito de cada equipamento, utilizada para calcular a energia incidente.

S481 S481-QM-0001 2,077

S481-QD-0001 17,338

S481-MCC-0001 16,285

S481-MCC-0002 14,756

Tempo necessário para extinguir o arco elétrico:

Não foi realizada a análise com 85% da corrente de arco e 35% da corrente de curto-

circuito, como pedido pela norma IEEE 1584, pois o tempo de interrupção do disjuntor não

depende de uma curva característica, sendo fixo para todos os valores de corrente de curto-

circuito. Não existem fusíveis para proteção contra curto-circuito, os únicos fusíveis

disponíveis, servem para proteger os TPs (Transformadores de Potência). Dessa forma, o

tempo necessário para extinguir o arco elétrico é igual à somatória do tempo do relé mais o

tempo do disjuntor, a Tabela 4.5 apresenta os valores do tempo necessário para extinguir o

arco elétrico de cada equipamento envolvido no estudo.

Tabela 4.5: Tempo necessário para extinguir o arco elétrico (Continua).

Subestação Tag do Equipamento Tempo de Atuação da

Proteção (s)

SE110B 110B-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) 0,345

110B-QM-0001 (GE 7) 0,345

SE112B 112B-QM-0001 0,595

SE611B S611-QM-0001 0,345

S611-MCC-0001 0,145

S611-MCC-0002 0,145

SE621B S621-QM-0001 0,345

S621-MCC-0001 0,145

S621-MCC-0002 0,145

43

Tabela 4.5: Tempo necessário para extinguir o arco elétrico (Continua)

SE631B S631-QM-0001 0,345

S631-MCC-0001 0,145

S631-MCC-0002 0,145

S631-MCC-0003 0,145

S631-MCC-0004 0,145

S641B S641-QM-0001 0,345

S641-MCC-0001 0,145

S641-MCC-0002 0,145

S651B S651-QM-0001 0,345

S651-QD-0001 0,145

S651-MCC-0001 0,1

S651-MCC-0002 0,1

S651-BC-0001 0,1

S661B S661-QM-0001 0,345

S661-MCC-0001 0,145

S661-MCC-0002 0,145

S372B S372-QM-0001 0,345

S372-MCC-0001 0,145

S372-MCC-0002 0,145

S110P 110P-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) 0,345

110P-QM-0001 (GEs 7+8+9+10) 0,345

S112P 112P-QM-0001 0,595

S370P S370-QM-0001 0,345

S370-MCC-0001 0,15

44

Tabela 4.5: Tempo necessário para extinguir o arco elétrico

S412P S412-QM-0001 0,345

S412-MCC-0001 0,145

S412-MCC-0002 0,145

S412-MCC-0003 0,145

S415 S415-QM-0001 0,345

S415-MCC-0001 0,145

S415-MCC-0002 0,145

S481 S481-QM-0001 0,345

S481-QD-0001 0,145

S481-MCC-0001 0,1

S481-MCC-0002 0,1

Determinar a distância de trabalho

Segundo a norma IEEE 1584, os danos sofridos por arcos elétricos são proporcionais

ao tamanho da área do corpo humano atingido pela queimadura. Como a cabeça e o corpo

representam a maior parte da superfície do corpo humano, queimaduras nessas áreas são mais

graves do que aquelas ocorridas nas extremidades do corpo, como por exemplo, mãos ou

braços.

A distância de trabalho típica é a soma da distância entre o trabalhador e a parte frontal

do equipamento com a distância entre a parte frontal e a fonte de origem do arco, localizada

dentro do equipamento. A Tabela 4.6 contém as distâncias de trabalho em cada equipamento.

45

Tabela 4.6: Distância típica de trabalho (Continua)

Subestação Tag do Equipamento Distância de Trabalho

(mm)

SE110B 110B-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) 910

110B-QM-0001 (GE 7) 910

SE112B 112B-QM-0001 910

SE611B S611-QM-0001 910

S611-MCC-0001 455

S611-MCC-0002 455

SE621B S621-QM-0001 910

S621-MCC-0001 455

S621-MCC-0002 455

SE631B S631-QM-0001 910

S631-MCC-0001 455

S631-MCC-0002 455

S631-MCC-0003 455

S631-MCC-0004 455

S641B S641-QM-0001 910

S641-MCC-0001 455

S641-MCC-0002 455

S651B S651-QM-0001 910

S651-QD-0001 610

S651-MCC-0001 455

S651-MCC-0002 455

S651-BC-0001 455

46

Tabela 4.6: Distância típica de trabalho

S661B S661-QM-0001 910

S661-MCC-0001 455

S661-MCC-0002 455

S372B S372-QM-0001 910

S372-MCC-0001 455

S372-MCC-0002 455

S110P 110P-QM-0001 (GEs 1+2, 3+4, 5+6) 910

110P-QM-0001 (GEs 7+8+9+10) 910

S112P 112P-QM-0001 910

S370P S370-QM-0001 910

S370-MCC-0001 455

S412P S412-QM-0001 910

S412-MCC-0001 455

S412-MCC-0002 455

S412-MCC-0003 455

S415 S415-QM-0001 910

S415-MCC-0001 455

S415-MCC-0002 455

S481 S481-QM-0001 910

S481-QD-0001 610

S481-MCC-0001 455

S481-MCC-0002 455

47

O resultado final da planilha informará basicamente três itens:

Energia Incidente em J/cm2 ou cal/cm

2: esta é a energia que será emanada do

curto-circuito e poderá atingir um trabalhador;

Distância Segura: esta é a mínima distância que o operador pode ficar do ponto

de origem do arco utilizando roupas normais sem sofrer queimaduras

incuráveis. Nesta distância a energia incidente que atinge o trabalhador é igual

ou menor do que 1,2 cal/cm2 ou 5 J/cm2;

Categoria de risco ou categoria da roupa: forma de classificar o risco de

queimadura devido o arco elétrico. Essa categoria de risco é determinada pela

norma NFPA 70E e varia de acordo com as faixas de energia envolvidas, indo

de 0 a 4.

4.2.2 Utilizando a planilha desenvolvida no programa Excel para encontrar o resultado

final

Após a realização da coleta de todos os dados necessários para o cálculo da energia

incidente de acordo com a norma IEEE 1584, foi possível realizar o preenchimento da

planilha elaborada no programa Excel, com isso obteve-se os níveis de energia incidente em

todos os equipamentos. As Figuras 4.4, 4.5 e 4.6 apresentam a interface da tabela com as

lacunas a serem preenchidas para encontrar o resultado final.

Na Figura 4.4 pode ser observado que algumas lacunas devem ser preenchidas

devidamente de acordo com os dados coletados como a tensão, a corrente de curto-circuito, o

tempo de duração do arco, o tag e a fonte de alimentação do equipamento que está sendo

analisado. Além de especificar se o equipamento está em compartimento ou não, se o sistema

de aterramento é solidamente aterrado ou aterrado por alta resistência, se o equipamento é

fechado ou aberto, e se o equipamento é um painel de distribuição o um MCC.

Já nas Figuras 4.5 e 4.6 pode ser observado ainda o complemento da tabela

desenvolvida no programa Excel, essas tabelas servem de apoio, e foram retiradas da norma

IEE 1584. Elas contêm algumas constantes que são acrescentadas automaticamente nas

equações, de acordo com as especificações dos equipamentos.

48

Figura 4.4: Interface da planilha elaborada no Excel para o cálculo da energia incidente

Figura 4.5: Continuação da interface do programa para cálculo de energia incidente elaborado no Excel

49

Figura 4.6: Parte final da interface do programa para cálculo de energia incidente desenvolvido no Excel.

Utilizando o equipamento S412 – MCC – 0002 como exemplo para demonstrar a

realização dos cálculos, é possível então observar na Figura 4.7 a planilha para o cálculo de

energia incidente devidamente preenchida. Ainda pode ser analisado o resultado final da

planilha, em destaque na Figura 4.7 está presente o valor da energia incidente calculado para o

equipamento, o nível do EPI desejável para que o trabalhador possa está seguro em caso de

um incidente envolvendo arco elétrico no respectivo equipamento, além do valor da distância

segura, que significa a distância recomendada para trabalhos nos equipamentos com um EPI

de nível inferior ao sugerido pelo estudo.

Com a planilha criada no programa Excel tem-se uma organização melhor dos dados

necessários para o estudo, além de acelerar bastante o tempo dos cálculos, visto que as

fórmulas para encontrar os resultados finais envolvem bastantes variáveis. Como o programa

permite uma conexão entre suas folhas é possível também realizar a montagem da placa de

sinalização automaticamente após a finalização do preenchimento da tabela. A Figura 4.8

mostra a tabela finalizada, pronta para impressão e fixação no equipamento S412- MCC –

0002.

50

Figura 4.7: Planilha toda preenchida com dados coletados e apresentando os resultados esperados

Figura 4.8: Placa de sinalização de risco de arco elétrico


51

4.3 Resultados do Estudo

Da mesma forma que foi encontrada o valor da distância segura, da energia incidente e

a categoria de roupa para o equipamento S412- MCC- 0002, para demonstrar o uso correto da

planilha, foram realizados os outros cálculos para os restantes dos equipamentos das

subestações. A Tabela 4.11 apresenta os valores finais da distância segura, da energia

incidente e da categoria de roupa mais adequada para a proteção contra o risco de arco

elétrico da instalação analisada, considerando 100% da corrente do arco:

Tabela 4.7: Resultados finais (Continua)

Subestação Tag do Equipamento Distância

Segura

(mm)

Energia

Incidente

(cal/cm²)

Categoria

Roupa

(NFPA 70E)

SE110B 110B-QM-0001 (GEs 1+2,

3+4, 5+6)

1530 1,5 1

110B-QM-0001 (GE 7) 1530 1,5 1

SE112B 112B-QM-0001 1530 2,7 1

SE611B S611-QM-0001 1530 1,4 1

S611-MCC-0001 1530 1,9 1

S611-MCC-0002 1070 5,1 2

SE621B S621-QM-0001 1530 1,2 0

S621-MCC-0001 1530 1,5 1

S621-MCC-0002 1530 4,7 2

SE631B S631-QM-0001 1530 1,5 1

S631-MCC-0001 1530 1 0

S631-MCC-0002 1070 12,1 3

S631-MCC-0003 1070 12,1 3

S631-MCC-0004 1070 11 3

52

Tabela 4.7: Resultados finais (Continua)

S641B S641-QM-0001 1530 1,4 1

S641-MCC-0001 1530 0,9 0

S641-MCC-0002 1070 4,9 2

S651B S651-QM-0001 1530 1,4 1

S651-QD-0001

S651-MCC-0001 1070 5 2

S651-MCC-0002 1070 5,4 2

S651-BC-0001 1070 5,4 2

S661B S661-QM-0001 1530 1,3 1

S661-MCC-0001 1530 1,7 1

S661-MCC-0002 1070 3,4 1

S372B S372-QM-0001 1530 0,9 0

S372-MCC-0001 1530 1,5 1

S372-MCC-0002 1070 2,7 1

S110P 110P-QM-0001 (GEs 1+2,

3+4, 5+6)

1530 0,9 0

110P-QM-0001 (GEs

7+8+9+10)

1530 0,9 0

S112P 112P-QM-0001 1530 1,5 1

S370P S370-QM-0001 1530 0,8 0

S370-MCC-0001 1070 6,6 2

S412P S412-QM-0001 1530 0,9 0

S412-MCC-0001 1530 1,4 1

S412-MCC-0002 1530 1,5 1

S412-MCC-0003 1070 4,5 2

53

Tabela 4.7: Resultados finais

S415P S415-QM-0001 1530 0,8 0

S415-MCC-0001 1530 1,4 1

S415-MCC-0002 1070 4,5 2

415P-ED-0001 1070 14,5 3

S481P S481-QM-0001 1530 0,9 0

S481-QD-0001 1070 4 1

S481-MCC-0001 1070 4,4 2

S481-MCC-0002 1070 4 2

Nesse caso específico, não existe diferença nos tempos de atuação da proteção porque

nenhuma das correntes previstas na norma entra na curva de tempo inverso do relé. Dessa

forma, o maior valor de energia incidente será obtido para 100%. Não sendo preciso o cálculo

da energia incidente, para um corrente de curto-circuito equivalente a 85% e 38% da corrente

de curto-circuito encontrada pelo programa de computador, assim como exige a norma IEEE

1584.

Nem todos os equipamentos listados na tabela possuem energia incidente suficiente

para gerar riscos aos trabalhadores que interagem com a instalação. Somente os equipamentos

da unidade que possuem energia incidente superior a 1,2 cal/cm2 podem oferecer riscos de

queimaduras acima de segundo grau.

Todas as placas de sinalização sobre os riscos de arco elétrico do estudo estão

dispostas no apêndice deste estudo. São as mesmas que estão fixadas nos painéis das

subestações da empresa.

Portanto, o estudo para calcular a distância segura, a energia incidente e escolher a

vestimenta mais adequada para proteção contra arco elétrico, tem como objetivo proteger os

trabalhadores que interagem com a instalação elétrica, para evitar que o mesmo sofra danos

prejudiciais e irreparáveis a sua saúde.

Para que os trabalhadores da unidade em estudo possam trabalhar utilizando

equipamentos de proteção individuais mais adequados contra o risco de arco elétrico nas

54

subestações, foram desenvolvidas placas de sinalização e fixadas em cada equipamento. As

subestações já possuíam placas sinalizando o perigo de arco elétrico, porém apresentavam

alguns pontos que não foram analisados no último estudo como:

O tempo de atuação correta dos disjuntores, uma vez que se deve considerar o tempo

de atuação do disjuntor, do relé e do fusível;

O nível de corrente de curto-circuito correto, uma vez que anteriormente foi

considerada a amplitude no 6° Ciclo, agora foi considerada a do 1° Ciclo, sendo essa

maior que a anterior (Ver detalhes no anexo);

Preocupação em tornar o aviso de EPI mais chamativo e adequado à norma.

As placas de aviso que estavam nas subestações não apresentavam informações

confiáveis e critérios de adequações sugeridos pelo Padrão de Engenharia da Alcoa 3270, a

Figura 4.11 é um exemplo de aviso implantado pelo estudo anterior.

Figura 4.9: Placa de aviso antes da realização deste estudo.


Após um treinamento realizado pela FUPAI (Fundação de Pesquisa e Assessoramento

à Industria) sobre arco elétrico foi possível conhecer melhor seus riscos e como se proteger

deles. Foi realizada então uma revisão de todos os critérios necessários para o cálculo correto

da energia incidente, foram desenvolvidos os novos avisos de sinalização de acordo com o

Padrão de Engenharia da Alcoa 3270. A Figura 4.10 (Acervo pessoal) mostra um exemplo das

novas placas presentes nas subestações, como pode ser notado essas novas placas são mais

chamativas em relação às anteriores, e também possuem informações mais detalhadas.

55

Oferecendo ao trabalhador da empresa as informações mais adequadas e corretas para escolha

da vestimenta e da distância segura de trabalho para cada painel.

Fazendo uma comparação entre as duas placas de sinalização, pode ser observado que

elas pertencem ao mesmo equipamento. Mas possuem informações de alerta divergentes. O

último estudo recomendava para o equipamento S412-MCC-0002 uma roupa de proteção

nível zero, informava então para o trabalhador da unidade em estudo, que o equipamento não

possui nível de energia incidente suficiente para colocar em risco sua vida.

Anteriormente, era utilizado EPIs de nível quatro em todas as manutenções, com esse

tipo de EPI o trabalhador não estava exposto a risco com relação à energia incidente liberada

pelo arco elétrico. Porém, essas vestimentas são bastante desconfortáveis e desnecessárias,

além de causar estresse térmico, os EPIs superdimensionados podem causar novos tipos de

riscos para quem está utilizando, como por exemplo, risco ergométrico. A Figura 4.10 mostra

um trabalhador da empresa com a vestimenta de nível quatro.

Figura 4.10: EPI nível quatro contra o risco de arco

elétrico.

(Fonte: Acervo pessoal)

4.11: EPI nível três contra o risco de arco elétrico.

(Fonte: Acervo Pessoal)

Na Figura 4.11 (Acervo pessoal) é possível notar o trabalhador do setor elétrico da

empresa realizando uma manobra no painel com vestimenta de proteção de nível três.

Comparando a vestimenta de nível quatro da Figura 4.10 com a vestimenta de proteção da

56

Figura 4.11 é possível notar explicitamente certo grau de flexibilidade da vestimenta com o

grau menor de proteção.

A segurança do trabalhador foi o principal foco do estudo, foco alcançado com

sucesso e acrescentando mais outros ganhos para empresa. A indústria em estudo passa então

a reduzir custos na compra de novos EPIs com menor grua de proteção, mas com o nível

exato. Além de evitar que seus trabalhadores desenvolvam problemas ortopédicos no decorrer

dos anos, devido à utilização de EPIs superdimensionados.

57

CAPÍTULO 5

CONCLUSÃO

5.1 Considerações Finais

Durante o desenvolvimento desta pesquisa, foram analisados aspectos relevantes sobre

a natureza e os riscos envolvendo arcos elétricos, sendo esses riscos extremamente danosos

para as pessoas expostas a esse fenômeno. Devido à sua gravidade, o risco envolvendo arco

elétrico é motivação para existência de uma série de normas internacionais, que buscam

maneiras eficazes de mensurar os perigos do arco elétrico e propor a utilização de EPIs

adequados, quando necessário. O Brasil ainda está carente de normas que tratem

detalhadamente dos métodos empregados para estimativa da energia incidente, bem como

normas para confecção e ensaio de vestimentas para trabalhos com risco de arco elétrico.

Como é necessário mensurar os níveis de energia incidente para determinar a proteção

correta para os trabalhadores, o trabalho descreveu os principais pontos das normas NFPA

70E e IEEE 1584. Nessas normas são estabelecidas equações que permitem estimar os valores

de energia incidente através de métodos teóricos e métodos empíricos. O dimensionamento

dos EPIs ocorreu conforme o disposto da NFPA 70E.

Conforme visto no estudo a norma que serviu de referência foi a IEEE 1584, seguir os

nove passos para o cálculo da energia incidente necessária para a determinação da vestimenta

sugerida por ela é uma tarefa muito árdua, envolve um grande número de variáveis, que exige

esforço muito grande de engenharia elétrica e da engenharia de segurança do trabalho.

Pode-se concluir com este estudo que a determinação correta da vestimenta de

proteção é uma tarefa complexa e que a vestimenta de proteção contra arcos elétricos deve ser

o último recurso para proteger o trabalhador. Deve-se utilizar os recursos da engenharia

elétrica para diminuir as correntes de curto-circuito, coordenar os dispositivos de proteção de

forma a reduzir ao máximo o tempo de interrupção do arco, fabricar painéis resistentes à arcos

elétricos, que neste contexto estarão atuando como equipamentos de proteção coletiva. As

vestimentas de proteção devem ser um EPI que deve ser minuciosamente determinada por

uma equipe multidisciplinar, e deve levar em conta não só as variáveis elétricas como também

os agentes físicos (calor), e ergonômicos (desconforto), pois os danos causados ao trabalhador

são muitas vezes irreparáveis.

58

Por fim, o estudo foi de grande importância para a indústria em questão, pois nas

subestações da empresa os eletricistas utilizavam somente EPIs de nível quatro, ou seja, com

o estudo comprovou-se que essas proteções estavam superdimensionadas. Outro fator

importante foi a atualização das placas de sinalização. Hoje elas estão de acordo o Padrão de

Engenharia da Alcoa 32.70, além de possuírem informações mais confiáveis. Vale ressaltar

que esse estudo faz parte de um dos itens cobrados em auditorias, o mesmo vinha sendo uma

não conformidade da planta. Como ele foi realizado antes da auditoria em novembro de 2013,

pode então ajudar na conquista da nota alta. Além de não ter sido necessário contratar uma

empresa de consultoria para realizar o estudo de arco elétrico, evitando assim mais de R$

200000,00 em despesas.

5.2 Trabalhos Futuros

Utilização do programa de computador Etap Thinking Power para realização de todo o

estudo novamente. A empresa já possui os direitos do programa e futuramente esse

estudo será refeito.

Fazer uma análise crítica tanto da norma da NFPA 70E e da IEEE 1584, com intuito

de apresentar suas limitações e possíveis incoerências.

Realizar pesquisas de campo dentro da empresa para verificar os desconfortos

térmicos e ergonômicos causados pelas vestimentas.

Realizar pesquisa com estatísticas envolvendo acidentes com arcos elétricos, pois

atualmente no Brasil temos esta carência.

Proposta para elaboração de uma NR que trate a questão específica do arco elétrico.

59

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Norma Brasileira ABNT NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão, 2004.

[2] Norma Brasileira ABNT NBR 13231 – Proteção contra incêndio em subestação, 2004.

[3] Ministério do Trabalho e Emprego. “Norma Regulamentadora n.10 (NR-10)”, Segurança

em instalações e serviços em eletricidade. Brasília, 2004.

[4] Aguinaldo Bizzo de Almeida e Reyder KnupfernGoecking - Manual técnico sobre

vestimenta de proteção ao risco de arco elétrico e fogo repentino, 2009.

[5] NFPA 70E. “Standard for electrical safety requirement for employee worplace”, 2009.

[6] R.H. Lee – “The other electrical hazard: Electric arc blast burns”. IEEE Transactions on

industrial applications, Junho, 1982.

[7] B. Jackson – “An alternative approach to mitigate the catastrophic impacto of arc flash

explosions”, Abril, 2007.

[8] Ministério do Trabalho e Emprego. “Norma Regulamentadora n.6 (NR-6)”, Segurança em

instalações e serviços em eletricidade. Brasília, 2001.

[9] Tomiyoshi, L.K. Arcos elétricos – proteção contra queimaduras, estimativa de energia e

determinação da proteção. “Trabalho técnico”, 2000.

[10] IEEE Std. 1584. “ IEEE Guide for performing arc-flash hazard calculations”, 2002.

[11] Queiroz, Alan Romulo Silva – Utilização de relés digitais para mitigação dos riscos

envolvendo arco elétrico / ARS Queirroz. – São Paulo, 2011. 130p.

[12] Padrão de Engenharia da Alcoa 32.70, junho de 2010.

[13] Fábio da Costa Souza – Vestimenta de proteção contra queimaduras por arcos elétricos

para trabalhadores que atuam em instalações e serviços em eletricidade – São Paulo, 2009.

79p.

[14] ASTM-F-1959/F1959M. “Standart test method for determining the arc termal

performance value of materials for clothing”, 1999.

[15] IEC 61482-1. “Live working-flame resistant materials for clothing for thermal protection

of works – Thermal hazard of an electric arc- Part 1- Test methods”, 2002.

60

[16] CENELEC – ENV 50354. “Electrical test methods for materials and garments for use by

workers at risk from exposure to an electric arc”, 2000.

[17] Jean Soares Choucair – Cálculo da energia incidente para escolha adequada da

vestimenta de proteção ao arco elétrico – Juiz de Fora, 2011. 41p.

[18] Mina de bauxita de Juruti documento ALCOA n° J26-ES-947B-70-CON-0009

“Engenharia Detalhada – 2,6 MTPA – Mina de bauxita Juruti – Beneficiamento e Porto –

Distribuição de energia elétrica do beneficiamento – Estudo de curto-circuito

beneficiamento”. Relatório Técnico. Setembro, 2008.

[19] Mina de bauxita de Juruti documento ALCOA n° J26-ES-977P-70-CON-0002

“Engenharia Detalhada – 2,6 MTPA – Mina de bauxita Juruti – Beneficiamento e Porto –

Distribuição de energia elétrica do porto – Estudo de curto-circuito porto”. Relatório Técnico.

Setembro, 2008.

61

ANEXOS

Anexo A: Diagramas de Impedância de Sequência Positiva das Plantas do Porto e

Beneficiamento

62

63

Anexo B: Níveis de Curto-circuito Trifásico para Cada Condição Operacional do

Beneficiamento e do Porto

Barramento Tensão

(kV)

Níveis de Curto Circuito (kA)

Condição 1 Condição 2 Condição 3 Condição 4

1o ciclo 6

o ciclo 1

o ciclo 6

o ciclo Mínimo Eventual

110B SE110B 13,8 3,528 2,866 2,595 2,198 0,466 0,170

112B SE112B 13,8 3,527 2,865 2,595 2,198 0,466 0,170

611

611QM01 13,8 3,420 2,790 2,542 2,162 0,464 0,170

611MC01 4,16 4,868 3,959 4,416 4,154 1,214 0,514

611MC02 0,48 13,032 12,070 12,549 11,605 6,776 3,616

621

621QM01 13,8 2,998 2,519 2,309 1,994 0,458 0,169

621MC01 4,16 2,334 2,144 2,196 2,014 0,980 0,467

621MC02 0,48 11,662 11,369 11,210 10,922 6,698 3,595

631

631QM01 13,8 3,512 2,854 2,588 2,192 0,466 0,170

631MC01 4,16 2,609 2,285 2,459 2,145 0,991 0,469

631MC02 0,48 32,993 29,965 29,774 27,073 10,366 4,425

631MC03 0,48 32,996 29,959 29,777 27,069 10,365 4,424

631MC04 0,48 29,807 26,493 27,377 24,294 9,810 4,320

641

641QM01 13,8 3,344 2,751 2,499 2,132 0,464 0,170

641MC01 4,16 2,212 2,120 2,072 1,986 0,989 0,469

641MC02 0,48 12,467 11,836 11,993 11,371 6,750 3,609

64

651

651QM01 13,8 3,423 2,800 2,539 2,160 0,465 0,170

651QD01 0,48 22,008 20,969 20,420 19,467 9,094 4,176

651MC01 0,48 18,953 18,192 17,774 17,061 8,560 4,127

651MC02 0,48 20,387 19,501 19,022 18,201 8,821 4,063

651BC01 0,48 20,607 19,700 19,212 18,374 8,859 4,119

661

661QM01 13,8 3,185 2,627 2,422 2,062 0,460 0,170

661MC01 4,16 4,226 3,406 3,904 3,126 1,146 0,501

661MC02 0,48 8,309 7,822 8,111 7,622 5,186 3,114

S372

372QM01 13,8 2,069 1,803 1,758 1,598 0,431 0,166

372MC01 4,16 3,793 3,213 3,502 3,333 1,146 0,502

372MC02 0,48 6,451 6,349 6,331 6,256 4,630 2,929

65

SE Barramento Tensão

(kV)

Níveis de Curto Circuito (kA)

Condição 1 Condição 2 Condição 3

1o ciclo 6

o ciclo 1

o ciclo 6

o ciclo Mínimo

110P 110QM01 13,8 2,094 1,684 1,230 0,820 0,316

112P 112PQ01 13,8 2,094 1,684 1,230 0,820 0,316

S412 412QM01 13,8 2,062 1,657 1,226 0,816 0,315

412MC01 4,16 3,654 3,006 2,825 1,984 0,884

412MC02 4,16 3,823 2,904 3,094 2,013 0,851

412MC03 0,48 11,338 10,837 10,047 8,802 5,523

S415 415QM01 13,8 2,037 1,645 1,214 0,812 0,315

415MC01 4,16 3,444 2,760 2,760 1,902 0,851

415MC02 0,48 11,113 10,639 9,864 8,670 5,478

S481 481QM01 13,8 2,077 1,673 1,225 0,817 0,316

481QD01 0,48 17,338 15,716 14,655 11,839 6,469

481MC01 0,48 16,285 14,829 13,911 11,342 6,318

481MC02 0,48 16,224 14,756 13,873 11,304 6,303

S370 370QM01 13,8 1,957 1,599 1,186 0,802 0,313

370MC01 0,48 16,396 15,141 13,887 11,464 6,413

66

APÊNDICE

Placas de Sinalização de Todos os Painéis Estudados

67

68

69

70

71

72

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UFPA · 2019. 4. 10. · FUPAI Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Industria ALCOA Aluminum Company of America . x RESUMO O trabalho tem como objetivo calcular a energia incidente