Barramentos blindados: assim a eletricidade viaja por uma “autoestrada” – Parte IV

Edição 101 – Junho de 2014
Aula prática – Barramentos blindados – Parte IV
Por Nunziante Graziano*

Como selecionar elementos de proteção contra sobrecargas e curto-circuito nos elementos terminais (derivações plug-in) e nas reduções de capacidade nominal em linhas longas de barramentos blindados.

Proteção em elementos terminais

A proteção dos elementos terminais está sujeita ao comprimento da linha e condições de proteção local à jusante dessa derivação. A ABNT NBR IEC 60439-2 impõe que a posição do dispositivo de proteção contra curto-circuito esteja localizada no ponto em que há uma redução da seção dos condutores. Exceções a esta exigência são permitidas quando, entre o ponto de redução da secção e a posição do dispositivo que protege o trecho do barramento, sejam atendidas quatro condições descritas a seguir:

1) Comprimento não superior a três metros;

2) Barramento construído de modo a minimizar o risco de curto-circuito;

3) Não seja instalado perto de materiais combustíveis;

4) Não seja instalado próximo a lugares com maior risco em caso de incêndio ou perigo de explosão.

Outra solução considerada é a eventualidade de o dispositivo de proteção situado à montante da redução da seção possuir características operacionais de tal forma que proteção contra curto-circuito na linha seja realizada. Uma outra solução ainda que pode ser adotada é aquela que fornece proteção contra curto-circuito posicionada no ponto de derivação.

Em última análise, proteção contra sobrecarga e curtos-circuitos em trechos de derivação de comprimento inferior a três metros pode ser alcançada pela adoção de derivação equipada com dispositivos de proteção, ou instalando disjuntores na carga, de acordo com os critérios habituais já definidos. Se os circuitos são longos, além de três metros, deve-se adotar derivação equipada com dispositivos de proteção, mesmo em presença de disjuntores localizados na carga. Neste segundo caso, no entanto, é suficiente que somente a unidade de derivação seja equipada contra curto-circuito.

Se a carga é constituída por um motor, deve-se atentar às correntes nominal e de partida, e então especificar o elemento de proteção contra sobrecarga e curto-circuito que, naturalmente, permita que o motor arranque. Para proteção contra sobrecargas, basta utilizar proteção térmica. Para a proteção contra curtos-circuitos, pode-se utilizar fusíveis do tipo aM (adequados para motores) dispostos em série. É uma boa prática fornecer também relé térmico, do tipo diferencial, que possa atuar rapidamente no caso de ausência de uma fase, de modo a não danificar o motor pelo estresse resultante térmico da falta de fase. A proteção do motor contra sobrecarga e curto-circuito pode também ser obtida diretamente utilizando-se um disjuntor-motor modular.

Nota 1 – Os fusíveis normais não são recomendados para proteção contra sobrecarga de motores, pois fusíveis de corrente nominal adequada à proteção contra sobrecargas não permitem a partida do motor, pois atuam a 1,6 xIn, enquanto fusíveis que permitam a partida do motor não fornecem proteção para sobrecargas.

Nota 2 – Fusíveis do tipo aM são escolhidos pela corrente nominal do motor. Pode-se também usar um tipo de fusível gG (tipo geral), de corrente equivalente ao dobro da corrente nominal do motor. 

Condições de construção e instalação

A utilização de linhas elétricas pré-fabricadas do tipo barramento blindado permite a máxima racionalização da distribuição da energia elétrica. As principais vantagens (econômica e prática) são: a capacidade de condução muito superior à dos cabos, quando se compara as mesmas seções nominais; e a velocidade de implementação.

Não é desprezível, adicionalmente, a flexibilidade e a reutilização completa de partes quando ocorrem mudanças de layout ou novas ampliações, que, no caso de utilização de cabos, normalmente não é possível.

Depois, há a conveniência de se ter, já na fase de projeto, elementos padronizados e unidades modulares que permitem uma avaliação econômica, basicamente preventiva, sendo dividida pela eficiência do emprego da mão de obra de instalação, quantidade e custo de todos os materiais necessários, e uma considerável simplificação dos cálculos técnicos.

Considerando-se as possibilidades de derivação, existem basicamente duas formas:

• Acoplamento: ele é constituído por um elemento conector fixo que liga a linha principal com a derivação, que geralmente é fornecida com proteção e usada como um plug-in com unidade de seccionamento e proteção. Este dispositivo deve ser instalado fora de alcance se a corrente nominal for superior a 16 A, e deve ser equipado com sinalização “Não opere sob carga”.

• Coletor móvel (Trolley): Consiste em um carrinho equipado com rolos ou contatos deslizantes. Este carrinho pode ser equipado com proteção (fusíveis em geral).

O primeiro tipo é muito difundido em ambientes de construção civil, industrial e do setor terciário, com a introdução da linha de barramentos blindados do tipo “iluminação”, enquanto o segundo tipo é usado quase que exclusivamente na indústria, especialmente, para a fonte de alimentação de pontes rolantes, guinchos ou outras cargas em movimento. O invólucro exterior (se metálico) pode ser usado como um condutor de proteção, somente se for permitido e explicitamente indicad

o pelo fabricante do barramento blindado. Não é permitida a utilização como condutor PE, ainda que haja continuidade elétrica da carcaça ao longo de toda a linha por “jumpers” ou diretamente pela montagem (se não for garantida pelo fabricante), pois não são garantidas a estabilidade e a resistência mecânica aos efeitos eletrodinâmicos em termos de curto-circuito para a terra. É interessante destacar o uso de sistemas de controle e/ou monitoramento remoto tipo ModBus, Ethernet ou outros protocolos que estão enfrentando rápido desenvolvimento em todos os setores. O monitoramento de correntes, fluxos de potência e qualidade da energia transportada têm sido alvo das redes de dados em barramentos blindados, e estão sendo facilmente implementadas, agregando mais valor a um sistema repleto de tecnologia.

Os contornos básicos de um sistema de barramentos blindados são geralmente definidos pelo projetista, que determina as características principais dos componentes, desde a alimentação das cargas e condições de instalação, características térmicas da periferia até os demais detalhes de suportação, como instalação horizontal, vertical ou em prumada.

Em particular, devem ser considerados:

• Potência instalada;

• Tipo, quantidade e eficiência das cargas;

• Fatores de simultaneidade e de carga;

• Corrente máxima absorvida pela planta;

• Fator de potência médio;

• Estimativas de ampliação da instalação;

• Estrutura, tipo e condições do local de instalação.

A principal tarefa do instalador reside nas operações de montagem dos diversos elementos, de acordo com as instruções do fabricante. De modo geral, a facilidade de instalação depende da qualidade de peças necessárias para completar a montagem, evidentemente refiro-me aqui ao projeto do barramento, notadamente à quantidade de parafusos a serem torqueados por emenda, quantidade de emendas e peso específico das peças, bem como continuidade elétrica do invólucro previsto para ser o condutor PE.

É importante que o instalador não implemente modificações relativas aos elementos constitutivos dos barramentos blindados, pois isso pode afetar seriamente a certificação dos componentes, a eficiência em condições de falta e, finalmente, a exclusão da garantia. Um outro elemento de interesse constitui-se pelas condições da montagem. Em instalações suspensas, os fabricantes geralmente indicam que o valor da flecha não exceda 1/250 da distância entre eixos. No entanto, o efeito das derivações “penduradas” pode ser mitigado pela colocação do condutor com o eixo maior na vertical, de modo a oferecer a ação contrária ao peso e ao momento de inércia, e reduzir a acumulação de poeiras e depósitos. Enquanto não há nenhuma exigência específica normativa (na mesma linha dos painéis elétricos), é sempre aconselhável obter uma certificação de conformidade dos componentes, com seus anexos técnicos e descritivos funcionais, o que não é difícil, dado que se trata de componentes elétricos de estrutura modular, que todos os fabricantes podem, sem grandes dificuldades, produzir a documentação adequada.

No final da instalação devem ser realizados todos os testes prescritos pela ABNT NBR IEC 60439-2, em especial:

• Teste de continuidade do invólucro metálico externo;

• Medição da impedância de “loop de falta a terra” (para sistemas TN);

• Medição da resistência de isolamento.

Referências bibliográficas 

• Manual técnico de cálculo de líneas en baja tensión y aplicaciones (canalizaciones eléctricas prefabricadas – Tomo I, por Jorge Gallego i Fernandez, 1ª Edição, 05/2003, Editora Iberica BD;

• La guida dell’ufficio técnico (4 – 2001), baseado no artigo técnico de Francesco Paoletti.

*Nunziante Graziano é engenheiro eletricista, mestre em Energia pelo Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (IEE/USP), pós-graduado em Política e Estratégia da Associação dos Diplomados da Escola Superior de Guerra ADESG-SP. É membro da ABNT/ CB-3/CE:03:17.03 – Conjunto de Manobra e Controle em Invólucro Metálico para tensões acima de 1 kV até e, inclusive, 36,2 kV; e membro do conselho diretor do IEE/USP. Atualmente, é diretor da Gimi Pogliano Blindosbarra Indústria e Comércio de Barramentos Blindados.