Índice Artigos
1. Arco Elétrico
1.1 Categorias de Instalação de Sobretensão (CAT)
1.2 Proteção contra arcos elétricos
1.3 O cálculo do ATPV
1.4 Trajes de proteção contra os efeitos de um arco elétrico (Parte I).
1.5 Características dos tecidos para vestimentas de proteção. Trajes de proteção contra os efeitos de um arco elétrico (Parte II)
2. Qualidade de Energia Elétrica
2.1 A qualidade de energia e módulo 8 do Prodist.
2.2 A Energia Elétrica como Produto.
2.3 Qualidade de energia e descargas atmosféricas.
2.4 A Compatibilidade Eletromagnética.
3 Procedimentos para Redução de Acidentes
3.1 O Intertravamento Mecânico
3.2 Ensaios elétricos de equipamentos de proteção.
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1. Arco Elétrico
1.1 Categorias de Instalação de Sobretensão (CAT)
As medições de grandezas elétricas devem atender critérios bem definidos de segurança, minimizando os riscos de acidentes de quem as realiza, por mais qualificados que sejam esses profissionais. Entre esses critérios está a observância da Categoria de Instalação de Sobretensão (CAT), dividida em CAT I, CAT II, CAT III E CAT IV . Esse parâmetro consta na norma para segurança em trabalhos em eletricidade, a ABNT NBR 16384:20201, que recomenda que os instrumentos utilizados em medições sejam adequados à norma internacional IEC61010-12, que indica que os instrumentos de medição elétrica devem atender às categorias de utilização.
A CAT define o nível de proteção aos transientes de tensão que cada instrumento possui, em função da tensão e da distância da fonte de alimentação. Instrumentos de categoria mais elevadas possuem maior proteção interna para que possam operar mais próximos da fonte de energia.
Ao se especificar corretamente a CAT de um aparelho, deve-se escolher sempre a classificação mais alta em que ele pode vir a ser utilizado. O objetivo da classificação CAT é minimizar ou reduzir a possibilidade de ocorrência de um arco elétrico no interior do aparelho. Normalmente, as classificações estão localizadas junto dos conectores de entrada e são assim definidas (imagem 1):
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• Categoria CAT I: equipamentos eletrônicos protegidos.
• Categoria CAT II: cargas ligadas a receptáculos monofásicos, como eletrodomésticos e ferramentas portáteis.
• Categoria CAT III: distribuição trifásica, que inclui iluminação comercial monofásica e equipamentos em locais fixos, como mecanismos de comutação e motores multifásicos.
• Categoria CAT IV: conexão trifásica na ligação aos serviços públicos de energia. Refere-se à “entrada da instalação,” ou seja, onde é estabelecida a ligação de baixa tensão ao serviço público, medidores de eletricidade, equipamento principal de proteção de sobrecarga.
O cuidado com a segurança nas medições de grandezas elétricas não deve ser observado apenas com o equipamento em si, mas também em relação aos seus acessórios, como, por exemplo, as pontas de prova, elementos essenciais para a segurança no trabalho de medição. Por isso deve-se verificar se as pontas de prova também atendem ao nível CAT necessário para a medição a ser realizada (imagem 2).
As normas NR103 e ABNT NBR 16384:2020recomendam que os trabalhos de instalação, inspeção e manutenção das instalações elétricas sejam feitos com elas desenergizadas, algo que não se aplica quando medições são necessárias. Por esse mesmo motivo esses documentos apresentam recomendações para trabalhos onde é necessário atuar em instalações energizadas, quando os riscos de ferimentos causados por choque ou arco elétrico são existentes (imagem 3). A utilização de equipamentos de medição de qualidade não é suficiente para garantir a segurança de quem trabalha com a eletricidade, caso eles não possuam a CAT adequada para o serviço que será executado.
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Referências.
1) Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). ABNT NBR 16384:2020. Segurança em eletricidade — Recomendações e orientações para trabalho seguro em serviços com eletricidade. https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=438189
2) International Electrotechnical Comission (IEC). IEC 61010-1:2016/AMD1. Amendment 1 – Safety requirements for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use – Part 1: General requirements. https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=365045
3) Escola Nacional da Inspeção do Trabalho (ENIT). Norma Regulamentadora Nº10 (NR10), Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade. NR 10 – SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS EM ELETRICIDADE (trabalho.gov.br)
Crédito das imagens.
Todas as imagens pertencem à Fluke, www.fluke.com/pt-br
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1.2 Proteção contra arcos elétricos
Um arco elétrico é o resultado da ruptura dielétrica de um gás, produzindo um plasma, que acontece pela existência de um caminho de baixa impedância entre um condutor e o aterramento, ou entre duas fases de uma instalação elétrica, permitindo assim que a corrente passe por esse caminho. Ele corresponde ao fluxo de corrente em um meio normalmente isolante como o ar, quando se perde o controle da corrente elétrica e ela consegue superar a rigidez dielétrica desse meio, sendo conduzida através dele até perder a sua energia1 (imagem 1).
Imagem 1. Arcos elétricos liberam grande quantidade de energia.
Entre possíveis causas de um arco elétrico uma bastante comum é a presença, totalmente indevida, de objetos metálicos, como ferramentas, no interior de um painel. Outra causa muito frequente de arcos elétricos é a corrosão de barramentos metálicos, dificultando a passagem da corrente pelo caminho que normalmente ela deveria seguir. Apesar do ar não ser um meio normalmente condutor pelo qual a corrente deve fluir, quando acontece o arco ela passa pelo vapor gerado pelo material que está sendo consumido.
A quantidade de energia liberada por um arco elétrico provoca diversos riscos para as pessoas que estiverem no local onde ele acontece, como cegueira, surdez, e queimaduras, podendo ainda ocorrer o deslocamento de ar, capaz de arremessar fragmentos a uma grande velocidade, com consequências que podem ser fatais para quem for atingido por eles; além de danificar máquinas, equipamentos e painéis2 (imagem 2). Para a proteção das pessoas contra os efeitos de um arco elétrico é fundamental o conceito de energia incidente, que corresponde a quantidade de energia térmica impressa em uma superfície, tipicamente expressa em calorias por centímetro quadrado (cal/cm2) ou Joule por centímetro quadrado (J/cm2). Quando originada por um arco elétrico ela pode assumir, no intervalo de um segundo, valores da ordem de 100 cal/cm2 . Caso a pele humana seja atingida pela energia incidente de um arco elétrico poderá alcançar em um intervalo de meio segundo temperaturas de até 500 °C, aumentando o volume da água nela co
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Em torno do arco o volume do ar aquecido também se expande, alcançando quase o triplo do valor inicial, causando também uma explosão. Para um ser humano o limiar de queima que pode ser curada, distância de segurança do arco elétrico, corresponde à distância onde a energia incidente não excede 1,2 cal/cm2 (5 J/cm2 ). Essa distância deve ser determinada pelo cálculo do potencial de danos do arco.
A principal medida de proteção contra os arcos elétricos é a desenergização do painel antes da sua abertura, uma prioridade segundo as normas NR104 e ABNT NBR 16384:20205. Como nem sempre essa medida pode ser empregada, é necessário também a utilização de Equipamentos de Proteção Coletiva (EPC) e Individual (EPI) para reduzir os efeitos do arco no corpo de cada trabalhador.
Uma medida de proteção eficaz contra os efeitos do arco elétrico, em pessoas e instalações, é a utilização de supressores de arco elétrico6, que detectam e interrompem um arco elétrico em fração de segundos, impedindo que ele alcance sua energia máxima, reduzindo assim seu poder de destruição (imagem 3).
Imagem 3. Supressor de arco elétrico DEHNShort®.
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Referências.
1) MOREIRA, Blenda Macedo. Estudo e redução de energia incidente por arco elétrico em um sistema industrial. Projeto de graduação apresentado ao curso de Engenharia Elétrica da Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro Eletricista. http://www.monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10027717.pdf
2) LOBO, Deonisio Lourenço; CABRAL, Sérgio H. L. Métodos de especificação de EPIs para proteção contra arcos elétricos. Revista Eletricidade Moderna, agosto de 2016, nº 509. https://www.arandanet.com.br/revista/em/materia/2017/11/16/metodos_de_espec.html
3) DANTAS, Pierre Vilar. Cálculo de energia incidente e distanciamento de segurança do arco elétrico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Amazonas (UFAM).
4) Escola Nacional de Inspeção do Trabalho (ENIT). Norma regulamentadora nº 10 (NR 10) – Segurança em instalações e serviços em eletricidade. https://enit.trabalho.gov.br/portal/images/Arquivos_SST/SST_NR/NR-10.pdf
5) Associação Brasileira de Normas Técnica (ABNT). ABNT NBR 16384:2020, Segurança em eletricidade — Recomendações e orientações para trabalho seguro em serviços com eletricidade. https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=438189
6) O DEHNshort®. Portal Universo Lambda. http://universolambda.com.br/o-dehnshort/
Crédito das imagens.
1) Portal Universo Lambda. https://universolambda.com.br/porque-o-arco-eletrico-e-tao-importante-para-o-esw-brasil/
2) Associação Brasileira de Conscientização para os Perigos da Eletricidade (Abracopel). https://abracopel.org/blog/protetores-faciais-dehn-a-melhor-tecnologia-contra-os-efeitos-de-um-arco-eletrico/
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1.3 O cálculo do ATPV
O Arch Thermal Performance Value (ATPV) é o valor em calorias por centímetro quadrado (cal/cm²) da proteção conferida por um material, normalmente um tecido, ao efeito térmico proveniente de um arco elétrico. Seu principal objetivo é garantir que os Equipamentos de Proteção Individual (EPI) protejam de forma eficaz quem os estiver utilizando, evitando que a pessoa sofra queimaduras que possam causar ferimentos irreversíveis ou fatais1 (imagem 1). O ATPV está diretamente relacionado às características do tecido que compõe uma vestimenta e sua tecnologia de fabricação. Ele representa o valor máximo de energia incidente sobre esse tecido que resulta em uma energia no lado protegido da vestimenta, em contato com o corpo humano, que poderia com 50% de probabilidade causar queimaduras de segundo grau. Sendo que, de um modo geral, quanto maior a gramatura do tecido maior a proteção fornecida. Assim, o ATPV é uma estimativa da barreira conferida pelo tecido e, consequentemente, da vestimenta, que com base nos cálculos da energia incidente (cal/cm2) deverá ter o nível de proteção necessário para garantir a segurança de quem se expõe ao risco de receber a energia de um arco elétrico.
Imagem 1. Um arco elétrico pode causar graves queimaduras.
Para o cálculo da energia incidente gerada por um arco elétrico devem ser utilizados os seguintes parâmetros2:
1) Diagrama unifilar da instalação elétrica;
2) Tensão nominal do sistema;
3) Intensidade da corrente de curto-circuito;
4) Tempo de atuação da proteção da instalação;
5) Posição presumida do trabalhador durante a ocorrência de um arco elétrico.
Um arco elétrico libera uma enorme quantidade de energia em um intervalo de tempo muito curto e se movimenta na velocidade de aproximadamente 100 m/s. A temperatura máxima alcançada por um arco elétrico é igual ao dobro da existente na superfície do sol, 20.000 °C, capaz de fundir metais e liberar gases tóxicos. Estudos demonstram que se a duração de um arco elétrico ultrapassar 100 ms, as pessoas ao alcance da energia liberada por ele estarão expostas ao risco de queimaduras graves e se ele durar mais que 500 ms poderá acontecer uma explosão causando a destruição total de equipamentos e a morte de pessoas3 (imagem 2).
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Imagem 2. Um arco libera energia em diferentes formas, todas extremamente destrutivas.
A intensidade da corrente do arco é influenciada pela configuração do barramento, o valor da corrente de curto-circuito e a distância entre os barramentos. Já a determinação da duração do arco depende do tempo de atuação das proteções do sistema, considerando nesse caso o dispositivo de proteção à montante do ponto de sua ocorrência, que será aquele que interromperá a corrente de arco na ocorrência de uma falta.
Determinado o valor do ATPV e especificado o EPI, deve-se enfatizar que a sua utilização não elimina o risco, mas será uma barreira indispensável para evitar ou atenuar lesões ou danos à saúde causados pela exposição do corpo humano à energia liberada por um arco elétrico. Por isso, a utilização de EPI não substitui a implementação de medidas de caráter geral (coletivas e administrativas), estabelecimento de procedimentos de segurança e gerenciamento dos riscos existentes nas instalações elétricas, já que a utilização de EPI é a última barreiras de proteção, reduzindo mas não eliminando a energia do arco elétrico que alcance o corpo humano4 (imagens 3 e 4).
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Imagem 3. Protetor facial, equipamento de proteção individual.
Imagem 4. Supressor de arco elétrico, equipamento de proteção coletiva.
Tabela 1. Especificação dos Equipamentos de Proteção Individual (EPI) em função das Categorias de Risco conforme a NFPA 70E5
|
Risco |
Energia incidente (cal/cm²) |
Categoria |
ATPV mínimo requerido (cal/cm²) |
|
Mínimo |
≤ 1,2 |
0 |
Não aplicável |
|
Leve |
1,2 a 4,0 |
1 |
4,0 |
|
Moderado |
4,1 a 8,0 |
2 |
8,0 |
|
Elevado |
8,1 a 25,0 |
3 |
25,0 |
|
Elevadíssimo |
25,1 a 40,0 |
4 |
40,0 |
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Referências
1) O Arch Thermal Performance Value (ATPV). Portal Universo Lambda. https://universolambda.com.br/dicas-de-tecnologiao-arch-thermal-performance-value-atpv/
2) MOREIRA, Blenda Macedo. Estudo e redução de energia incidente por arco elétrico em um
sistema industrial. Projeto de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica da
Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos
necessários à obtenção do título de Engenheiro Eletricista. Rio de Janeiro, novembro de
2018
3) CAMPOS, Mateus Polito. Estudo da energia incidente do arco elétrico em
quadros/painéis elétricos. Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia
Elétrica do Centro Federal de Educação Tecnológica (CEFET) Minas Gerais,
como parte dos requisitos necessários à obtenção do grau superior em
Engenharia Elétrica. Belo Horizonte, 2016. http://www2.dee.cefetmg.br/wp-content/uploads/sites/18/2017/11/TCC_2016_1_MPCampos.pdf
4) RESENDE, Filipe Barcelos. Proteção elétrica em subestações: uma abordagem
sobre a energia incidente. Dissertação de mestrado, Programa de Pós graduação em
Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Minas Gerais. https://www.ppgee.ufmg.br/defesas/1376M.PDF
5) Manual de orientação para especificação das vestimentas de proteção contra
os efeitos térmicos do arco elétrico e do fogo repentino. Secretária de Inspeção do Trabalho
(SIT). http://www.segurancanotrabalho.eng.br/manuais_tecnicos/manual_vestimentas.pdf
Crédito das imagens
1) Davis Saperstein & Salomon. https://www.dsslaw.com/personal-injury-attorney/burn-injury/causes-of-burns/
2) Imagem disponível na internet, sem autoria definida
3) DEHN. https://www.dehn-international.com/store/p/en-DE/F50076/dehncare-aps
4) Portal Universo Lambda. https://universolambda.com.br/o-dehnshort/
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1.4 Trajes de proteção contra os efeitos de um arco elétrico (Parte I).
O calor gerado por uma arco elétrico é um grande perigo para a saúde das pessoas, sendo extremante nocivo para o corpo humano, principalmente para o seu maior órgão, a pele, que recobre aproximadamente 7500cm² de um indivíduo adulto1 (imagem 1). Devido à grande energia liberada através de um meio de alta impedância, normalmente o ar, a temperatura de um arco elétrico pode alcançar até 20000 °C, valor superior à temperatura na superfície do sol e capaz de decompor qualquer material atualmente conhecido.
Quando não existirem medidas de proteção coletiva, sempre prioritárias, ou elas não forem eficazes, serão os Equipamentos de Proteção Individual (EPI) que protegerão o corpo do trabalhador contra os efeitos térmicos de um arco elétrico, conforme as orientações das normas ABNT NBR IEC 61482-1-1² e ABNT NBR IEC 614821-23. Para que essa proteção seja efetiva, o traje de proteção utilizado deverá ter classificação superior ao valor equivalente da energia térmica calculada no ponto específico onde o trabalhador irá atuar (imagem 2).
Imagem 2. Jaqueta de proteção com classe de proteção APC2, Warc ou WLPB = 320kj
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Um traje de proteção é classificado em relação a um arco elétrico através do valor do desempenho térmico do arco (Arc Thermal Perfomance Value (ATPV)), obtido através da já citada norma técnica ABNT NBR IEC 61482-1-1 (método A). O ATPV corresponde a energia térmica máximo incidente sobre o traje em unidades de energia por área da sua superfície, por exemplo, kJ/m2 ou cal/cm², que seu tecido pode suportar antes que quem o esteja utilizando sofra queimaduras de segundo grau4 (tabela 1).
Tabela 1. Graus de queimadura e suas características.
| Grau | Características |
| 1º | Superficiais, tendo como características a vermelhidão, inchaço e dor (podendo variar de leve a moderada) |
| 2º | Comprometem a epiderme ou derme e são acompanhadas de dor mais intensa. É comum o aparecimento de bolhas ou o desprendimento da parte da pele afetada. |
| 3º | Causam a destruição total de todas as camadas da pele. Paradoxalmente são as que menos causam dor, porque, de tão profundas, danificam as terminações nervosas. A região afetada pode ficar esbranquiçada ou escurecida. |
Elaboração própria a partir de cartilha para tratamento de emergência das queimaduras do Ministério da Saúde. https://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/cartilha_tratamento_emergencia_queimaduras.pdf
Outro parâmetro importante para avaliação da eficácia de um traje de proteção contra os efeitos de um arco elétrico é a energia do limite de rompimento (Energy Breakopen Threshold (EBT)), que corresponde ao maior valor de energia incidente que um tecido pode ser exposto sem que o traje do qual ele é feito apresente pontos de rompimento5,6, situação em que os furos no tecido, provocados pelo calor do arco, permitiriam que a passagem do calor e da chama atingissem o corpo humano (imagem 3).
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Dessa forma, a classificação da proteção ao arco do tecido de um traje é igual a seu ATVP ou EBT, nesse último caso quando o valor do EBT for inferior ao do ATPV ou em situações em que o cálculo do ATPV não possa ser feito. A classificação de um traje em relação a proteção contra arcos elétricos é igual a classificação do tecido com que ele é fabricado (imagem 4).
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Observação. Este artigo continua na próxima semana.
Referências
1) Pele. Brasil Escola. https://brasilescola.uol.com.br/biologia/pele.htm
2) Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). ABNT NBR IEC 61482-1-1:2017. Trabalhos em tensão — Vestimenta de proteção contra riscos térmicos de um arco elétrico. Parte 1-1: Métodos de ensaio — Método 1: Determinação da resistência ao arco elétrico (ATPV ou EBT50) de materiais resistentes à chama para vestimenta. https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=375425
3) Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). ABNT NBR IEC 61482-1-2:2017. Trabalho em tensão – Vestimenta de proteção contra riscos térmicos de um arco elétrico. Parte 1-2: Métodos de ensaio – Método 2: Determinação de classe de proteção ao arco elétrico de material e vestuário utilizando um arco elétrico direcionado e restringido (box test). https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=372862
4) Du Pont. Nomex® ajuda na proteção contra o calor de um arco elétrico. https://www.dupont.com.br/knowledge/nomex-protecao-arco-eletrico.html
5) CAMPOS, Mateus Polito. Estudo da energia incidente do arco elétrico em quadros/painéis elétricos. Trabalho de Conclusão de Curso. Departamento de Engenharia Elétrica do CEFET Minas Gerais para obtenção do grau superior em Engenharia Elétrica. http://www2.dee.cefetmg.br/wp-content/uploads/sites/18/2017/11/TCC_2016_1_MPCampos.pdf
6) O EBT corresponde a energia incidente em um material que resulta em 50% de
rompimento (Breakopen). O breakopen é definido como qualquer área aberta de pelo
menos 1,6 cm².
Crédito das imagens.
1) Nationalsafety’s Weblog. https://nationalsafetyinc.org/2008/12/17/the-basics-of-arc-flash-protection-part-2/
3) DEHN. https://www.dehn-international.com/en/arc-fault-protective-hood-dehncarer-apho 4) DEHN. https://www.dehn-international.com/store/p/en-DE/F50117/dehncare-apg
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1.5 Características dos tecidos para vestimentas de proteção. Trajes de proteção contra os efeitos de um arco elétrico (Parte II)
Complemento das Dicas de Tecnologia publicadas em 21/02/2021.
As características do tecido para uma vestimenta de proteção dependem do desempenho que dele se espera em função do tipo de trabalho de quem o utilizará. Trajes para trabalhadores expostos aos riscos de explosão, ou ao menos ao calor, devem ser resistentes ao fogo, enquanto características condutivas ou, ao contrário, eletricamente isolantes são esperadas de vestimentas para profissionais do setor elétrico. Para que a vestimenta seja especificada corretamente é necessária uma avaliação semelhante àquela utilizada na especificação da proteção de máquinas e equipamentos, quando zonas de risco e seus potenciais correspondentes devem ser obtidos, para que medidas de proteção possam ser especificada corretamente1.
Quando comparadas com roupas utilizadas para a para proteção por efeitos térmicos das chamas, os trajes de proteção contra os efeitos de um arco elétrico possuem características muito diferentes. Nesse caso a transmissão do calor liberado pelo arco elétrico acontece principalmente através da radiação, cerca de 90%, em curtíssimo espaço de tempo, podendo alcançar temperaturas superiores as existentes na superfície do sol, algo como 20.000 °C. No caso do calor das chamas a transferência acontece pelo efeito combinado da convecção e da radiação, relação de 50/50%, atingindo temperaturas menores, na ordem de 2.000 °C, em função do tipo de material combustível e da duração da exposição do material ao fogo, variando em função da necessidade da proteção, caso se tenha de escapar ou combater a propagação do fogo2.
Para proteção das mão é necessário garantir a maneabilidade, para a proteção da face a visualização do ambiente (imagem 1) e para qualquer traje em geral um mínimo de conforto e mobilidade. Jamais pode ser esquecido que um traje de proteção deve ser utilizado por um trabalhador no exercício das suas funções, e por isso a segurança fornecida por ele deve ser conciliada com as atividades de quem os utiliza.
Referências.
1) Senai Brás, Francisco Matarazzo. Tecidos para vestimentas de proteção: saiba mais! https://textil.sp.senai.br/5150/tecidos-para-vestimentas-de-protecao-saiba-mais
2) Trajes de proteção contra os efeitos de um arco elétrico (Parte I). Dicas de Tecnologia. Portal Universo Lambda. http://universolambda.com.br/trajes-de-protecao-contra-os-efeitos-de-um-arco-eletrico-parte-i/
Crédito das imagens.
1) DEHN. https://www.dehn-international.com/en/arc-fault-protective-hood-dehncarer-apho
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2 Qualidade de Energia Elétrica
2.1 A qualidade de energia e módulo 8 do Prodist.
Além dos seus aspectos técnicos, a falta de qualidade na energia elétrica consumida nas empresas traz prejuízos econômicos devido ao aumento de consumo, paradas intempestivas e redução na vida útil de máquinas e equipamentos. Por esse motivo manter a qualidade de energia dentro de parâmetros bem definidos é uma necessidade, reconhecida pelos agentes do setor elétrico e expressada entre outros documentos pelo módulo 8 do Prodist.
Conceitualmente a Qualidade da Energia Elétrica (QEE) corresponde a tolerância admitida aos desvios na forma de onda da tensão ou corrente existentes em um circuito elétrico. A cada instante acontecem diversas perturbações na energia elétrica que consumimos, por exemplo afundamentos ou elevações, interrupções da tensão de curta ou longa duração ,sobre ou subtensões, Flickers, distorções harmônicas, Sags ou Swells, cada um desses fenômenos com suas características específicas.
Os distúrbios de energia podem ter diferentes causas, como partida direta de motores de grande potência, presença significativa de cargas não lineares, distribuição insuficiente dos circuitos elétricos ou descargas atmosféricas diretas ou indiretas, algumas delas que poderiam não acontecer outras infelizmente inevitáveis.
A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) é responsável pelos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST), que em seu módulo 8¹ trata do tema Qualidade da Energia Elétrica. Esse estabelece os procedimentos relativos à qualidade da energia elétrica, considerando essa qualidade como produto, serviço e atendimento ao consumidor.
O módulo 8 do PRODIST estabelece valores bem definidos para todos os parâmetros relativos ao fornecimento ou consumo da energia elétrica, permitindo que a QEE passe de apenas um mero conceito para se transformar em um objetivo mensurável, ao ser obtido pelos responsáveis pela energia elétrica em uma instalação.
Referências.
1 – http://www.aneel.gov.br/modulo-8
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2.2 A Energia Elétrica como Produto.
A função da energia é realizar trabalho, seja ela produzida pelos alimentos que consumimos ou obtida através de outras fontes e utilizadas para proporcionar conforto térmico, iluminação ou movimento. Como fundamental para a qualidade de vida do ser humano1, a energia deve ser produzida, armazenada e utilizada com eficiência, já que os recursos energéticos são limitados e existem custos para disponibilizá-los em nosso favor.
Entre as formas de energia, a eletricidade é intensamente utilizada, devido a facilidade em que é transportada, podendo ser gerada através de fontes renováveis (imagem 1) ou fósseis e reconvertida como energia mecânica, térmica ou química, por exemplo, além do seu papel com meio de transmissão de informações. Se analisada como um produto, a energia elétrica deve ser avaliada em função da sua qualidade, já que é algo mensurável, através de parâmetros bem definidos, como a magnitude da tensão, intensidade da corrente elétrica e frequência de ambas2. Seja subsidiada ou não, fornecida por empresas públicas ou privadas, se paga pela energia elétrica, até mesmo quando ela não é utilizada, já que os consumidores são cobrados tanto pelo seu uso, quanto pela disponibilidade de consumi-la.
A falta de qualidade na energia elétrica pode corresponder a interrupção ou intermitência no seu fornecimento, tensões, correntes e frequências abaixo ou acima do seu valor nominal, considerando uma faixa de variações, ou a presença de ruídos, perturbações eletromagnéticas, que interferem de forma nociva com os equipamentos eletroeletrônicos, alimentados pela eletricidade3. Ao gerar riqueza, aumentar a produtividade humana e melhorar a qualidade de vida da sociedade, a energia elétrica também precisou aumentar as exigências para o seu fornecimento, já que não se admite mais o uso de velas, a convivência com apagões e as falhas, definitivas ou temporárias, de equipamentos eletrônicos (imagem 2).
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Apesar do crescimento da geração distribuída no Brasil e o aumento do número de prosumidores4, a estrutura da distribuição de energia ainda é um monopólio natural (imagem 3). Por esse motivo, parâmetros de fornecimento de eletricidade são regulamentados e fiscalizados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) e suas equivalentes estaduais. Mas dada a importância da energia elétrica para vida das pessoas, físicas ou jurídicas, não deve ser deixado apenas ao Estado o papel de fiscalização da qualidade da energia elétrica consumida no país. Se tempo é dinheiro, a eletricidade de baixa qualidade interrompe processos, atrasa compromissos e reduz a vida útil de máquinas e equipamentos. Como um país rico é um país que consegue poupar seus recursos, os disponibilizando para o investimento, utilizar de forma racional a energia em geral, e a elétrica em particular, deveria também ser fruto de um esforço nacional em prol do nosso desenvolvimento.
Imagem 3. A distribuição de energia elétrica no Brasil se enquadra no modelo de monopólio natural.
A energia elétrica é um produto, sendo produzida, distribuída e consumida como tal. Como atividade meio e não fim, em muitas ocasiões, o custo da sua má qualidade não é corretamente avaliado pela sociedade, o que não impede que ela mesmo assim pague por isso. Muitas empresas, como a Lambda Consultoria, possuem os recurso necessários para que empresas, condomínios, hospitais e outros tipos de consumidores melhorem a qualidade da energia que consomem e se beneficiem com esse investimento na eficiência e segurança das suas instalações elétricas.
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Referências.
1) MEHL, Ewaldo L. M. Qualidade da Energia Elétrica. Engenharia Elétrica. Universidade federal do Paraná. http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/downloads/qualidade-energia.pdf
2) MARTINHO, Edson. Distúrbios da Energia Elétrica. Editora Érica. 3ª Edição, 2013. 144 páginas.
3) Qualidade de energia com a Lambda Consultoria. Boletim Lambda Consultoria nº 24. http://lambdaconsultoria.com.br/wp-content/uploads/2018/08/news24.pdf
4) SANTOS, Sergio. Você é um prosumidor? Portal Universo Lambda. https://universolambda.com.br/voce-e-um-prosumidor/
Crédito das Imagens.
1) Portal UOL. Brasil Escola. https://brasilescola.uol.com.br/geografia/fontes-alternativas-energia.htm
2) Portal Universo Lambda.
3) Portal do Governo Federal. https://www.gov.br/pt-br/noticias/energia-minerais-e-combustiveis/2020/06/distribuidoras-de-energia-contam-com-ajuda-do-governo-para-enfrentar-pandemia
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2.3 Qualidade de energia e descargas atmosféricas.
A qualidade da energia pode ser definida como a compatibilidade entre uma fonte de energia e o equipamento que ela alimenta1. A ausência de qualidade de energia significa um desvio, definitivo ou temporário, na frequência, forma de onda ou intensidade da tensão ou corrente em um circuito elétrico, podendo provocar interrupções na produção, falhas em equipamentos eletroeletrônicos sensíveis e paradas em sistemas de automação2. Dessa forma, a qualidade de energia é uma questão essencialmente técnico econômica, podendo envolver prejuízos econômicos em várias atividades, tanto no setores de serviço, agrícola ou industrial, incluindo a geração de energia.
O órgão responsável no Brasil pela regulamentação e fiscalização da distribuição de energia elétrica é a Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que publica os Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional, conhecido como PRODIST3, onde se encontram os parâmetros que devem ser seguidos para o fornecimento e consumo de energia elétrica. O PRODIST é um documento dividido em módulos, cujo número 8 é relativo à qualidade de energia.
A qualidade do produto energia elétrica está relacionada aos seguintes parâmetros da eletricidade, definidos pelo módulo 8 do Prodist, seja em regime permanente ou transitório: a) tensão em regime permanente; b) fator de potência; c) harmônicos; d) desequilíbrio de tensão; e) flutuação de tensão; f) variações de tensão de curta duração; g) variação de frequência.
Surtos de tensão ou corrente
As descargas atmosféricas (imagem 1) são consideradas as causas mais comuns de transientes impulsivos, fenômenos transitórios associados ao conceito de qualidade de energia4. Sobretensões transitórias ou surtos de corrente podem ser causados por descargas atmosféricas diretas ou indiretas em uma estrutura, ou pelo chaveamento na fonte ou na carga de uma instalação elétrica. As sobretensões ou surtos se caracterizam por uma aumento brusco na magnitude da tensão ou surgimento de uma corrente de alta intensidade durante um intervalo ínfimo de tempo. Devido a energia que estes fenômenos transferem para as instalações elétricas, eles danificam sistemas eletroeletrônicos e seus componentes, provocando falhas, permanentes ou temporárias, ou o envelhecimento precoce de componentes das instalações, principalmente os semicondutores5
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Referências.
1) MARTINHO, Edson. Distúrbios da Energia Elétrica. 1ª ed. São Paulo, SP. Editora Érica Ltda. 2009, 140p.
2) MAGALHÃES, Christiane M. Sousa; Et al . Análise da Influência das Distorções Harmônicas em Motores de Indução Acionando Correias Transportadoras. 2008.
3) AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA, ANEEL, Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional -PRODIST. Módulo 8 – Qualidade de Energia Elétrica, Brasília, DF. http://www.aneel.gov.br/modulo-8
4) SHIGIHARA, Milton. Avaliação de correntes de descargas atmosféricas através de medições diretas em estruturas altas. Dissertação apresentada ao programa Inter unidades de Pós-Graduação em Energia da Universidade de São Paulo para obtenção do título de Mestre em Energia. São Paulo, SP. 2005.
5) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR5419-1:2015: Proteção contra descargas atmosféricas, parte 1: Princípios gerais. Rio de Janeiro, 2018. 67p.
6) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR5419-4:2015, versão corrigida 2018: Proteção contra descargas atmosféricas, parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura. Rio de Janeiro, 2018. 87p.
Crédito da imagem.
Imagem de propriedade da Fluke Academy. https://www.flukeacademy.com.br/blog/post/43/as_descargas_atmosf%C3%A9ricas_e_a_qualidade_de_energia
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2.4 A Compatibilidade Eletromagnética.
A compatibilidade eletromagnética (EMC) corresponde à capacidade de um dispositivo, equipamento ou sistema eletroeletrônico, funcionar adequadamente em um determinado ambiente, específico, sem ser afetado pelas interferências eletromagnéticas existentes nesse ambiente, ao mesmo tempo em que não causa perturbações em outros equipamentos que também se encontrem nesse local1 (imagem 1). Dessa forma, existe compatibilidade eletromagnética quando um sistema eletroeletrônico funciona como dele se espera, sem que seus múltiplos componentes interfiram com o funcionamento uns dos outros2.
Em relação ao comportamento de um equipamento em relação à EMC, devemos conhecer dois conceitos:
Interferência Eletromagnética (Electromagnetic Interference (EMI)):
As emissões eletromagnéticas correspondem às perturbações causadas por um equipamento (vilão), e que será transmitida para os outros (vítimas) que existem no ambiente. Neste caso, o equipamento vilão é uma fonte de perturbações e deverá ser verificado se elas se encontram em limites adequados e/ou como se poderá reduzi-las. Tendo-se em conta que nenhum equipamento emite zero perturbações, o objetivo a alcançar é limitá-las ao nível de susceptibilidade dos demais elementos da instalação.
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Susceptibilidade Eletromagnética (Electromagnetic Susceptibility (EMS)):
A susceptibilidade, ou imunidade, eletromagnética, correspondente a capacidade que um dispositivo eletrônico possui de funcionar em um determinado ambiente, na presença de perturbações eletromagnéticas, quase sempre existentes, sem que seja comprometido o desempenho que dele se espera. A EMS determina o quanto o nosso equipamento sofrerá como vítima, sendo que todo equipamento será vilão e vítima, em função das características da instalação elétrica onde ele se encontra.
As técnicas para se obter a compatibilidade eletromagnética necessária para a correta operação de um sistema consiste na diminuição das emissões, melhoria da susceptibilidade e redução do acoplamento, podendo ser trabalhadas individualmente ou em conjunto. Para que se obtenha sucesso nesse objetivo é necessário que seja analisado o ambiente onde se encontra o sistema em questão, já que ele influencia todas as características da EMC. Neste caso, um equipamento pode funcionar perfeitamente em um local e não funcionar em outro, simplesmente porque o traçado dos cabos ou as características da eletrocalha, por exemplo, foram modificadas.
Os principais meios de transferência de uma perturbação da sua fonte para o equipamento vitima são3:
- Acoplamento por impedância
- Acoplamento indutivo
- Acoplamento capacitivo
- Acoplamento por radiação
Como formas de redução do acoplamento podem ser utilizadas, individualmente ou em conjunto, as blindagens (imagem 2) e o roteamento dos cabos, a utilização de fibras óticas e o aterramento de equipamentos através de uma malha de terra de referência. Apesar dos seus conceitos serem de fácil compreensão, problemas de EMC são complexos, porque muitas perturbações são intermitentes, seu acoplamento varia com a frequência e as próprias características construtivas dos equipamentos se modificam conforme eles envelhecem.
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Referências.
1) SOARES, Matheus Fay; QUEVEDO, Deivid Lejes. O que é Compatibilidade Eletromagnética (EMC)? LABORATÓRIOS ESPECIALIZADOS EM ELETROELETRÔNICA (LABELO) Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC -RS). https://www.pucrs.br/labelo/o-que-e-compatibilidade-eletromagnetica-emc/
2) Aspectos práticos da proteção contra perturbações eletromagnéticas. Dicas de Tecnologia. Portal Universo Lambda. https://universolambda.com.br/aspectos-praticos-da-protecao-contra-perturbacoes-eletromagneticas/
3) Guia de Aplicação de Qualidade de Energia. Aterramento & CEM. Fundamentos da Compatibilidade Eletromagnéticas (CEM). Instituto Brasileiro do Cobre (Procobre). http://www.abcobre.org.br/uploads/conteudo/conteudo/2019/11/PB8EY/qe28-guia-6-1-2-fundamentos-compatibilidade-eletromagntica.pdf
Crédito das imagens.
1) Helukabel. https://www.helukabel.com/pt/industries/automation-electronic-sensors/branchen-automation-elektronik-sensorik.html
2) DEHN. https://www.dehn-international.com/store/p/nl-DE/F32849/shield-connection-on-anchor-bars
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3 Procedimentos para Redução de Acidentes
3.1 O Intertravamento Mecânico
Pessoas são falíveis e um único segundo de desatenção pode pôr a perder toda uma vida irretocável profissionalmente. Por esse motivo devemos investir em medidas de segurança que levem em consideração todos os riscos existentes em uma instalação elétrica, principalmente aqueles causados pelas falhas humanas1,2.
Os sistemas de intertravamento mecânico utilizam blocos com fechaduras e chaves para garantir que uma sequência de operações manuais seja realizada conforme previamente estabelecida (imagem 1). Através desse sistema, máquinas e equipamentos só poderão ser operados caso sejam cumpridas cada uma de suas etapas, sem que seja possível pular ou inverter o que deve ser executado3. Por ser um sistema mecânico ou eletromecânico, como consta em sua própria denominação, os sistemas deintertravamento mecânicos habitam uma zona cinzenta, já que não são ensinados na maioria dos cursos de eletricidade ou segurança do trabalho.
Através de uma sequência lógica de operações, realizada pela atuação das chaves dos módulos de bloqueio, que são retidas ou liberadas conforme a operação anterior é executada, cada etapa de um processo será obrigatoriamente cumprida (imagem 2). Deve ser muito bem observado que esta sequência não é determinada pelo intertravamento, mas sim pela engenharia de uma empresa, combinando razões operacionais e de segurança. Cada etapa deveria ser cumprida a princípio sem a necessidade de um sistema de intertravamento mecânico, mas nesse caso com um enorme risco de que um funcionário, mesmo o melhor, o mais responsável ou experiente, se equivoque e por isso provoque um acidente, com graves consequências para ele, seus colegas ou a empresa!
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A tecnologia deve ser aliada da segurança, reduzindo o fator humano como causa de acidentes4. Os sistemas de intertravamento mecânico são eficazes na garantia de reenergização indevida de instalações elétricas onde trabalhos estejam sendo executados5. Através deles é possível evitar, com a máxima segurança, que um interruptor ou disjuntor seja ligado por engano, colocando em riscos pessoas que estejam trabalhando em uma máquina ou equipamento. Mesmo em atividades não ligadas à eletricidade, como carregar ou descarregar uma caminhão, os sistemas de intertravamento mecânico aumentam a segurança do processo, através da mesma lógica utilizada em máquinas e equipamentos elétricos.
Os sistemas de intertravamento mecânicos são extremante simples, fáceis de implementar e robustos. Suas chaves são codificadas e não podem ser duplicadas sem prévia autorização dos responsáveis da empresa (imagem 4). Através de um estudo das etapas de uma processo5, é determinada a sequência de operações e o número de bloqueios, após o que é necessário fabricá-los, instalá-los e treinar os operadores para que se familiarizarem com a sua utilização. Finalizadas essas etapas os funcionários estarão mais seguros e os riscos de acidentes serão reduzidos.
Referências.
1) COSTA, M.F.A.A.; FERREIRA, D.A. Alta Tensão Mata! Estresse como fator de risco para o trabalhador. VIII IEEE ESW-Brasil 2017. Salto. Brasil. Outubro de 2017.
2) COSTA, M.F.A.A. Ergonomia Cognitiva e Aspectos Comportamentais Intrínsecos as Atividades do Setor Elétrico. IX IEEE ESW Brasil 2019. Salto. Brasil. Julho de 2019.
3) SOUZA, V. M. Intertravamentos Mecânicos para Subestações e Equipamentos – parte 1. Associação Brasileira de Conscientização para os Perigos da Eletricidade (Abracopel). https://abracopel.org/download/intertravamentos-mecanicos-para-subestacoes-e-equipamentos/
4) SANTOS, S. R. Sistemas de Automação de Processos para Redução de Riscos Humanos. Casa Bongas. https://casa.bongas.com.br/automacao-de-processos/automacao-de-processos-e-reducao-de-riscos-humanos/
5) As normas NR 10 e ABNT NBR 16384:2020 determinam medidas eficazes para que as instalações sejam mantidas desenergizadas sempre que for necessário por motivos de segurança.
Crédito das imagens.
Todas as imagens são propriedade da Lambda Consultoria Ltda.
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3.2 Ensaios elétricos de equipamentos de proteção.
Segundo as normas técnicas ABNT1, IEC2 e ASTM3, os Equipamentos de Proteção Coletiva ou Individual (EPC / EPI) devem ser ensaiados periodicamente, para que se constate se eles possuem as características necessárias para proteger seus usuários contra os riscos específicos para os quais estão destinados. No caso de EPC e EPI para trabalhos em eletricidade (imagem 1), esses ensaios se destinam a comprovar a capacidade dos equipamentos de proteção em isolar o corpo humano da eletricidade4
Para os EPC e EPI utilizados em eletricidade, o ensaio mais utilizado é o de tensão aplicada em corrente alternada, com medição da corrente de fuga, podendo o mesmo também ser realizado em corrente contínua. Seguindo o item 10.7.8 da norma regulamentadora n°10 (NR 10), equipamentos e ferramentas com características isolantes devem ser ensaiados periodicamente, segundo critérios estabelecidos pelos seus fabricantes, os procedimentos da empresa usuária dos EPC/EPI ou no prazo máximo de 1 ano.
A Lambda Consultoria realiza ensaios elétricos em EPC ou EPI, em suas instalações em Sorocaba, São Paulo, ou através de sua unidade móvel nas dependências de seus clientes. Através desses ensaios é possível saber se os equipamentos de proteção podem ser utilizados ou devem ser substituídos. Sem que esses ensaios sejam feitos, o risco de acidentes será muito grande, já que teremos uma falsa sensação de segurança, pois estaremos nos sentidos protegidos por uma equipamento que não isola mais nosso corpo da energia elétrica!
Empresas e profissionais que queiram ensaiar seus EPC / EPI podem solicitar um orçamento através do e-mail comercial@lambdaconsultoria.com.br
Referências.
1) Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
2) International Electrotechnical Commission (IEC). Homepage | IEC
3) ASTM, originalmente conhecida como American Society for Testing and Materials. ASTM International – Standards Worldwide
4) CAMPANUCCI, T. V. Importância do teste dielétrico em equipamentos de segurança. http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/8978/1/CT_CEEST_XXXIII_2017_42.pdf
Crédito da imagem. Imagem cedida pela DEHN. https://www.dehn-international.com/en
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