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28/06/2024
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Objetivo do Artigo desta Coluna
O objetivo desta matéria é salientar pontos importantes, que muitas vezes passam desapercebidos pelos profissionais da área Estudos, Segurança e Projeto.
Qual arco a IEEE Std 1584 considera?
Embora mais de 90% das faltas em sistemas elétricos industriais se iniciem como um arco shunt à terra, segundo o paper de Dunki-Jacabos “The escalating arcing ground-fault phenomenon,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-22, no. 6, Nov./Dec. 1986 esta falta evolui para um arco trifásico, em até 2 ciclos. Dunki-Jacobs, para mim, é um dos maiores pesquisadores do arco. Com base nesta premissa, a norma considera apenas o arco trifásico no cálculo da energia incidente.
Com base na premissa acima da norma significa que não devemos nos preocupar com o arco fase-terra?
Nós como, Engenheiros de Sistema e Proteção, devemos nos preocupar com a Segurança do Trabalhador. Com isso, eu gostaria, preferencialmente, que a falta não evoluísse para um Arco Trifásico. Então devemos sim nos preocupar com o Arco Fase-Terra.
Questões não abordadas pela Norma IEEE Std 1584-2018
Existem algumas situações reais que não são abordadas na metodologia de cálculo de arco e também algumas recomendações que poderiam ser incentivadas para melhorar situações do mundo real, que serão listadas a seguir, com o ponto de vista do autor desta coluna. Algumas dessas situações, são abordadas no paper [17] “The Effects of System Grounding, Bus Insulation, and Probability on Arc Flash Hazard Reduction – The Missing Links”, do engenheiro americano John Nélson (muitas vezes coordenador do PCIC – Petroquemical Industrial Conference) do IEEE. Resume-se a seguir os principais itens não abordados pelas normas:
Os painéis arco resistentes contém a energia incidente dentro do painel pelo tempo especificado em seu projeto, construção e ensaio.
É importante observar este tempo. Para alguns fabricantes, este tempo é de 1 segundo, e para outros, pode ser menor.
O que deve ser feito nas simulações é fixar um tempo muito baixo de atuação da proteção, de modo que, na etiqueta, apareça o nível de energia mais baixo da NFPA-70E, que atualmente é a energia mais baixa < 4 cal/cm2.
É importante salientar que, mesmo sendo um painel arco resistente, quando especificado segundo a norma IEC 61439-1 (Conjunto de Manobra e Comando de Baixa Tensão), deve ser de Classe de Arco C e ser instalado relé monitor de arco fotossensível para garantir a operação do painel após um arco. Na norma IEC 62271-200 não se aplica estas classes de arco, você especifica se quer ou não um painel Arco Resistente (IAC – Internal Arc Cubicle).
Nos painéis isolados a gás (GIS – Gas Insulated Switchgear), os barramentos ficam imersos em SF6 (hexafluoreto de enxofre) e o arco não tem como se estabelecer. Este painel possui um manômetro que normalmente possui dois níveis de atuação: alarme e trip por baixa pressão.
O que tem que ser feito nas simulações é fixar um tempo muito baixo de atuação da proteção de modo que na etiqueta apareça o nível de energia mais baixo da NFPA-70E, que atualmente é a energia mais baixa < 4 cal/cm2.
Nos painéis com barramento isolado o que tem que ser feito nas simulações é fixar um tempo muito baixo de atuação da proteção de modo que na etiqueta aparece a categoria mais baixa da NFPA-70E, que atualmente é a Categoria 1 (< 4 cal/cm2).
Atualmente, as empresas com um maior nível consciência sobre segurança, tem adquirido seus painéis de baixa tensão com barramentos isolados. Isto minimiza a probabilidade de escalamento do arco entre as fases.
O que tem que ser feito nas simulações é fixar um tempo muito baixo de atuação da proteção de modo que na etiqueta apareça o nível de energia mais baixo da NFPA-70E, que atualmente é a energia mais baixa < 4 cal/cm2.
A probabilidade de ocorrência de um evento é um fator importante a ser ponderado pelo engenheiro. A segurança envolve, no caso de energia incidente, a minimização do valor da energia incidente e também da probabilidade de ocorrência de evento sério. Atualmente, pouco se tem escrito sobre este tema. Isto está descrito no paper “The effects of system, grounding, bus insulation and probability on arc flash reduction – missing links [17].
Conforme já mencionado neste treinamento a norma IEEE Std 1584 trata apenas do arco trifásico. Entretanto, é sabido que mais de 90% das faltas se iniciam como falta fase-terra. A IEEE 1584 trata apenas do arco trifásico com base no paper de Dunki-Jacobs, que diz que uma falta à terra em sistemas solidamente aterrados evolui rapidamente para uma falta trifásica (1 a 2 ciclos). Nós, como engenheiros de proteção, temos que procurar evitar que uma falta fase-terra evolua para uma falta trifásica.
Isto pode ser feito através da utilização de um resistor de aterramento de alto valor instalado no neutro. Isto não reduz a anergia incidente do arco trifásico calculada pelo software, mas, no mundo real, evita que uma falta por arco trifásico se estabeleça, ou seja, diminuímos a probabilidade de ocorrência de um arco trifásico.
Quem quiser se aprofundar no tema de Energia Incidente, basta fazer um treinamento sobre o tema. escreva um email para [email protected] e você receberá as informações necessárias.
Sobre o autor:
Cláudio Mardegan é CEO da EngePower Engenharia, Membro Sênior do IEEE, Membro do Cigrè | [email protected]
