Ampliando o espectro de proteção do DPS

O DPS (Dispositivo de Proteção contra Surtos) é amplamente conhecido no mercado como uma medida de proteção para equipamentos e instalações. No entanto, muitos desconhecem que ele é fundamental para a proteção da vida humana.

As descargas diretas na estrutura e nas linhas metálicas externas (energia ou sinal) que alimentam a instalação elétrica interna da estrutura são as principais fontes de dano para a proteção contra descargas atmosféricas, visando a proteção da vida humana. Ambas podem causar perda de vida humana por choque e incêndio. O risco dessa perda ocorrer é diretamente proporcional à área de exposição na estrutura, no caso da descarga direta na estrutura, e à área de exposição da linha, no caso da descarga direta na linha elétrica. Tipicamente, as linhas metálicas estão muito mais expostas que a estrutura, fazendo com que o risco devido à descarga direta na linha seja maior. Neste contexto, as medidas de proteção para descargas diretas na linha são mais solicitadas e importantes que as medidas destinadas à descarga direta na estrutura.

A principal medida para mitigar o risco de perda de vida humana por descargas diretas na estrutura é o SPDA (Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas). Já a principal medida de proteção para descargas diretas na linha é a utilização de DPS na entrada delas junto à estrutura. Toda PDA necessariamente deve dispor de DPS na entrada das linhas, ou seja, a PDA também deve considerar a proteção contra descargas diretas nas linhas. Em ambos os casos, a função do DPS é promover um caminho seguro para a corrente da descarga atmosférica entre a linha e a terra, por meio da equipotencialização promovida pelo DPS. A falta desta equipotencialização pode permitir que potenciais gerados pela descarga atmosférica sejam capazes de criar centelhamento perigoso, causa de incêndio e choque.

Logo, a utilização de DPS nas entradas das linhas junto às estruturas é uma medida fundamental na proteção da vida humana, independentemente da fonte de dano. Infelizmente, essa prática não é comum nos projetos e instalações de proteção contra descargas atmosféricas. O mercado associa a utilização de DPS apenas à proteção de instalações e equipamentos e não à proteção da vida humana. No entanto, essa é apenas a primeira barreira que a utilização do DPS deve superar. A seguinte é a correta especificação e instalação do dispositivo de proteção contra surtos, pois nem todos os dispositivos são capazes de suportar os valores envolvidos na proteção.

O DPS adequado para a utilização como proteção da vida humana deve ser capaz de suportar a corrente direta da descarga atmosférica, assim deve ser aprovado em ensaio de laboratório com correntes impulsivas em várias intensidades cuja forma de onda é apresentada em função do tempo, tipicamente 10/350µs. O primeiro parâmetro (10 µs) define o tempo que a corrente elétrica leva para chegar até 90% do valor de pico da curva e o segundo (350 µs) define o tempo que a corrente elétrica leva, na cauda, para decair até a metade do pico da curva. A NBR5419 define o DPS capaz de suportar esta forma de onda como um DPS classe I. 

Há disponíveis no mercado DPS utilizados exclusivamente para a proteção contra surtos induzidos ensaiados com correntes sob forma de onda característica bem diferente da 10/350µs. Quando o ensaio é padronizado com correntes impulsivas caracterizadas sob forma de onda 8/20µs (respectivamente, tempos de frente e cauda da onda) este DPS é classificado pela NBR5419 como classe II.

É comum que, indevidamente, o DPS classe II seja utilizado em lugar do DPS classe I, devido à falta de conhecimento técnico e ao fato de ser comumente mais barato. No entanto, este erro não reduz o risco de perda de vidas humanas, podendo até aumentá-lo. A diferença fundamental entre esses dispositivos está na suportabilidade à dissipação de energia que o DPS classe I tem em relação ao DPS classe II. A figura 1 apresenta as duas formas de onda, sendo que a área das curvas verde e azul representam, respectivamente, a energia que deve ser dissipada pelo DPS classe I e classe II durante o ensaio em laboratório. Assim se o DPS classe II for exposto às condições impostas pelas características de corrente direta de raio, representados pela curva verde, geralmente acabará incendiando ou explodindo, o que deve ser evitado.

Figura 1 – Formas de onda utilizada para ensaios de DPS em laboratório.

Para garantir a segurança nessas condições é fundamental utilizar DPS adequado, capaz de não atuar em tensão nominal de serviço e suportar a corrente de impulso máxima prevista na entrada da linha quando esta for atingida por descarga atmosférica, portanto DPS classe I. Além disso, é importante que a energia residual deixada pelo dispositivo seja suportada pela instalação a jusante e que o DPS seja adequadamente instalado. 

Autor:

Por Jobson Modena, engenheiro eletricista, membro do Comitê Brasileiro de Eletricidade (Cobei), CB-3 da ABNT, onde participa atualmente como coordenador da comissão revisora da norma de proteção contra descargas atmosféricas (ABNT NBR 5419). É diretor da Guismo Engenharia | www.guismo.com.br