Estudo de Arco Elétrico

O que é o estudo de arco elétrico

A análise do arco elétrico desempenha um papel crucial nos sistemas de energia. Trata-se de um fenômeno no qual uma descarga de corrente elétrica se desvia do caminho pretendido e atravessa o ar de um condutor para outro ou para o solo. Os resultados desse fenômeno são frequentemente violentos. Quando um indivíduo se encontra próximo do arco elétrico, podem ocorrer danos graves e até mesmo a morte. Muitas causas podem provocar o arco elétrico, incluindo: poeira, queda de ferramentas, toque acidental, condensação, falha de material, corrosão e instalação defeituosa.

Além disso, vários fatores contribuem para determinar a gravidade de uma falha de arco elétrico. A proximidade do trabalhador ao perigo, a temperatura, a corrente de curto-circuito e o tempo de interrupção do circuito são elementos essenciais nesse processo. O objetivo primordial de um estudo de arco elétrico é identificar e analisar áreas de alto risco de arco elétrico em um sistema de energia. Para isso, simulamos e avaliamos com flexibilidade diversos métodos de mitigação durante o estudo do arco elétrico.

A National Fire Protection Association (NFPA) desenvolveu limites de abordagem específicos para proteger os funcionários enquanto trabalham em ou perto de equipamentos energizados. Esses limites são:

• Limite de proteção contra arco (limite externo);
• Área Limitada;
• Área Restrita;
• Área Proibida (limite interno).

Os softwares utilizados para o estudo de arco elétrico são o ETAP e o DigSilent PowerFactory.

Por que estudar o arco elétrico?

• Para determinar a incidência máxima de energia em painéis de média e baixa tensão (MT e BT);
• Estabelecer o limite do arco elétrico com base na corrente de falha do arco e no tempo de eliminação da falha;
• Especificar a categoria de perigo/risco associada ao arco voltaico;
• Recomendar o EPI adequado para a segurança dos trabalhadores;
• Gerar etiquetas de perigo e advertências, alertando sobre os riscos relacionados ao arco voltaico.

Como estudar o arco elétrico (metodologia)

• Primeiramente, realizar a coleta de entradas, incluindo SLD e parâmetros do equipamento, como classificação de tensão (kV), classificação de potência (MVA), impedância, nível de falha do sistema, relação X/R e configurações de proteção;
• Em seguida, verificar a configuração do eletrodo do painel com base em normas como a IEEE 1584, considerando opções como VCB, VCBB, HCB, VOA e HOA;
• Posteriormente, realizar a modelagem em software de estudo, visando uma análise detalhada do sistema;
• Determinar a corrente de falta franca e conduzir estudos de curto-circuito em cada quadro para o pior cenário possível;
• Determinar a corrente de falha de arco e a duração da corrente de falta por arco com base nas configurações de proteção/coordenação do relé;
• Determinar a energia incidente para cada equipamento de manobra na distância de trabalho e recomendar o EPI adequado;
• Por fim, gerar os rótulos de perigo e advertência e enviar um relatório detalhado que inclua as etiquetas para garantir a segurança do pessoal envolvido.

Resultados do estudo de arco elétrico

• Elaboração de um relatório detalhado que explica os dados de entrada, a configuração do sistema, as observações feitas durante o estudo e as recomendações resultantes;
• Análise das correntes de falta em diversas barras e ramais do sistema, identificando pontos críticos e áreas de potencial risco;
• Cálculo da energia máxima incidente nos quadros de MT e BT, fornecendo uma compreensão abrangente dos níveis de energia envolvidos;
• Estabelecimento do limite do arco elétrico, auxiliando na definição de medidas preventivas e de segurança;
• Recomendações sobre o EPI adequado a utilizar, garantindo a proteção dos trabalhadores diante de possíveis eventos de arco elétrico;
• Geração das etiquetas de perigo e advertência, contendo informações importantes sobre segurança e medidas preventivas.

Etapas para realizar um estudo de arco elétrico

Um estudo de arco elétrico é uma análise abrangente do sistema elétrico para identificar perigos potenciais associados aos arcos elétricos e recomendar medidas de segurança para mitigar esses riscos. As seguintes etapas estão comumente envolvidas na realização desse estudo:

1. Coleta de dados

Primeiramente, deve-se coletar informações sobre o sistema elétrico, como diagramas unifilares, classificações de equipamentos e configurações de corrente e proteção de falta. Usamos essas informações para criar um modelo detalhado do sistema elétrico.

2. Modelagem do sistema elétrico

Utilizando o software de simulação de sistema de potência (ETAP), modelamos detalhadamente o sistema elétrico, incluindo todos os componentes elétricos, dispositivos de proteção e cabos. Essa modelagem é essencial para calcular a magnitude das correntes de falta que podem fluir através do sistema em diferentes cenários de falha.

3. Identificação de riscos potenciais de arco elétrico

Com base nos cálculos da corrente de falha, identificamos os riscos potenciais de arco elétrico. Isso inclui o limite do arco elétrico, a energia incidente e os requisitos de equipamento de proteção individual (EPI).

4. Recomendação de medidas de mitigação

Com base na análise de perigos, a equipe de estudo pode recomendar várias medidas de mitigação, tais como ajustes detalhados de relés de proteção, atualizações de equipamentos, comutadores resistentes a arco e requisitos de rotulagem. O objetivo é reduzir a probabilidade de um evento de arco elétrico e minimizar a gravidade do evento, caso ocorra.

5. Documentação dos resultados

A equipe de estudo normalmente prepara um relatório abrangente documentando os resultados do estudo do arco elétrico. O relatório inclui recomendações para medidas de mitigação, rótulos de risco de arco elétrico e requisitos de EPI.

6. Manutenção contínua

Após concluir o estudo, é importante manter o sistema elétrico e atualizar o estudo conforme se realizam alterações no sistema, como adicionar ou remover equipamentos ou modificar as configurações dos dispositivos de proteção. Isso garante que o estudo permaneça preciso e atualizado.

É importante manter-se atualizado com os padrões e diretrizes mais recentes do setor, como a IEEE 1584-2018, que fornece métodos atualizados para calcular riscos de arco elétrico em sistemas CA e CC.

Padrões de referência

• NFPA 70E — "Norma para segurança elétrica no local de trabalho";
• IEEE Std 1584 — "Guia IEEE para realizar projeto de risco de arco elétrico".

Perguntas Frequentes

O que é o estudo de arco elétrico e para que serve?

O estudo de arco elétrico é a análise que calcula a energia incidente (cal/cm²) liberada em uma falha por arco voltaico e identifica as áreas de alto risco do sistema elétrico. A partir dele são geradas as etiquetas ATPV, definida a categoria de risco e recomendado o EPI adequado, conforme a NFPA 70E e a IEEE 1584, protegendo os trabalhadores em São Paulo.

Quando o estudo de arco elétrico é obrigatório?

O estudo é exigido pela NR-10 sempre que houver trabalhadores executando atividades em instalações elétricas energizadas ou nas suas proximidades, em média ou baixa tensão. Ele fundamenta a análise de risco, a escolha do EPI e a sinalização dos painéis, sendo recomendado revisá-lo a cada alteração relevante no sistema elétrico da empresa.

O que é a etiqueta ATPV e como ela é definida?

A etiqueta ATPV (Arc Thermal Performance Value) indica a energia incidente do equipamento e o nível mínimo de proteção térmica que o EPI deve suportar, em cal/cm². Ela é definida a partir do cálculo da energia incidente na distância de trabalho, conforme a IEEE 1584, e fixada no painel para alertar sobre o risco e orientar a vestimenta correta.

Quais normas e softwares são usados no estudo de arco elétrico?

O estudo é conduzido conforme a NFPA 70E (segurança elétrica no trabalho) e a IEEE Std 1584-2018 (cálculo de energia incidente em sistemas CA e CC), atendendo também à NR-10. As simulações são realizadas em softwares como ETAP e DigSilent PowerFactory, que modelam o sistema, calculam as correntes de falta por arco e determinam a categoria de risco em São Paulo.

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