A eletricidade faz parte do nosso dia a dia. No trabalho, em casa ou em momentos de lazer, temos contato com componentes elétricos de forma corriqueira. Por isso, não podemos ignorar os princípios de segurança, pois são essenciais para evitar danos físicos ou financeiros. Conhecer os fenômenos da eletricidade torna-se importante para manter a segurança em diferentes situações, principalmente para quem trabalha com ela.

Sendo assim, algo que merece bastante atenção é o arco elétrico. A maioria das pessoas não sabe como ele acontece nem como pode ser perigoso. Apesar do risco, em algumas situações ele pode ser fundamental para o funcionamento de determinadas ferramentas ou operações.

O que é um arco elétrico?

Um arco elétrico é uma ruptura dielétrica de um gás a qual produz uma descarga de plasma, resultante de um fluxo de corrente em meio normalmente isolante tal como o ar, ou seja, neste fenômeno o ar se torno o condutor desta corrente elétrica de alta intensidade. Normalmente possui curta duração, sendo menor que 01 segundo. Ele é tão perigoso que é considerado um dos fenômenos eletro-físicos mais destrutivos que se tem conhecimento em um sistema elétrico de potência. Sua temperatura pode atingir aproximadamente 20.000 ºC, o que equivale a quatro vezes a temperatura de superfície do sol.

Acidentes causados por arco elétrico podem acontecer por diversos motivos, entre eles podemos citar erros humanos, conexões ruins e curtos-circuitos. É de extrema importância considerar a utilização de uma solução de segurança contra arcos que seja robusta e que funcione sempre de modo a reduzir ou evitar os impactos causados por esses possíveis acidentes.

Consequências do arco elétrico

Além dos possíveis danos materiais aos equipamentos que podem ser consertados ou mesmo substituídos temos também os riscos humanos envolvidos, estes que por sua vez podem ser irreparáveis. Como comentamos anteriormente o arco elétrico pode atingir aproximadamente 20.000 ºC, e além disto seus níveis de som que podem chegar a 160 db, o ouvido humano suporta sem dor até a intensidade de 120 dB. Acima deste valor, os sons são nocivos e podem destruir de forma irreversível as estruturas do ouvido interno.

Dentre os principais perigos aos quais as pessoas estão expostas no momento do arco elétrico podemos citar:

Queimaduras – os altos níveis de temperatura dos gases e a expulsão de partículas metálicas de oriundas do arco elétrico podem causar queimaduras graves de todos os graus em qualquer região do corpo.

Inalação por gases tóxicos – os gases produzidos pelos materiais isolantes queimados e por metais derretidos e/ou vaporizados podem ser nocivos à saúde.

Danos à audição – o arco elétrico se manifesta como uma explosão real, com isso gera sons que podem causar lesões permanentes à audição.

Lesões devido à ejeção de projéteis – a ejeção de peças soltas causada pelo arco elétrico pode resultar em lesões em qualquer região do corpo humano.

Como prevenir?

Existem medidas para mitigar o arco e reduzir os impactos causados pelo mesmo. Quando falamos das proteções passivas nos referimos aos critérios adotados nos projetos mecânicos dos quadros de baixa e média tensão, aonde a construção do mesmo passa a ser responsável pela proteção, visando o atendimento das normas, garantindo assim que uma pessoa que esteja em frente ao quadro com as portas fechadas e travadas não sofra nenhum ferimento no caso de ocorrência de arco elétrico. Para média tensão deve ser considerada a ABNT NBR IEC 62271-200. No caso de baixa tensão a referência deve ser a ABNT IEC/TR 61641.

Alinhado com isto temos também as proteções ativas, que tem por objetivo a redução drástica do tempo de eliminação do arco com a finalidade de redução dos danos causados pelo mesmo. O principal meio para realizar esta proteção é através de dispositivos baseados em relés que realizam a detecção do arco elétrico por meio de fibras óticas que detectam o fluxo de luz gerado pelo arco.

A ABB oferece as linhas de relés REA e TVOC-2, para média e baixa tensão respectivamente. São os modelos mais usuais e também os que iremos abordar com mais detalhes.

Essas linhas conseguem garantir uma atuação super rápida pois sua detecção fica na casa de 1 a 2ms, e que em conjunto com um disjuntor ABB garantem a abertura do mesmo em até 30ms. Além destas soluções baseadas em relés temos a possibilidade de incluir estes mesmos recursos em outros equipamentos ABB como acessórios, seriam eles para os disjuntores de caixa moldada/aberta e também para os IEDs de média tensão da família Relion ABB.

Uma questão de tempo!

Conforme indicado no gráfico o menor tempo de interrupção é crucial para evitar/minimizar os danos aos equipamentos e principalmente para salvar vidas, visto que um acidente com a porta do quadro aberta reduz a proteção que o projeto mecânico previu, sendo a proteção ativa a única segurança do operador/manutentor. Por esta razão, o sistema de proteção de arco é de vital importância nas instalações.

Sistema REA – Média Tensão

A linha REA pode trabalhar com o de uso de fibras em loop de até 60m por unidade, trazendo consigo já incorporada a detecção de luz e corrente, que visa evitar o problema de um trip do disjuntor indevido. É possível também realizar trabalho com fibras pontuais.

– Salva vidas e diminui consideravelmente os danos materiais;

– Sistema de fibra ótica longa patenteada, instalada em mais de 30 países;

– Auto monitoramento contínuo do estado dos sensores;

– Lógica de trip, para realização de seletividade;

– Sistema de proteção contra arco mais rápido do mundo;

Exemplo com fibras pontuais e monitoramento trifásico pelas entradas de corrente:

Exemplo com fibras em loop e monitoramento trifásico pelas entradas de corrente:

Exemplo com fibras em loop, fibras pontuais e monitoramento trifásico pelas entradas de corrente:

Sistema TVOC-2 – Baixa Tensão

A ABB é líder em segurança elétrica com o sistema contra proteção de arco elétrico, tanto no sistema REA (média tensão), quanto no TVOC-2 (baixa tensão). Estes sistemas possuem o tempo de reação mais rápido do mercado. O TVOC-2 detecta a luz de um flash de arco que ocorre e envia o sinal para o disjuntor dentro de 1 ms. Juntamente com o disjuntor caixa aberta ou moldada da ABB, o tempo total de mitigação total do arco é inferior a 50ms.

Se o quadro de distribuição for exposto a luz solar, o TVOC-2 pode ter a corrente associada como uma segunda condição. A unidade de detecção de corrente CSU-2 é um acessório do TVOC-2 que identificará o aumento de corrente associado a um evento de arco não realizando o disparo por condições que não sejam de fato um arco.

– Suporta até 30 sensores de fibra pontual para aumentar a cobertura do painel elétrico a partir de um único TVOC-2;

– Certificado SIL-2 de acordo com IEC 61508 e IEC 62061 garante uma função extremamente confiável que pode ajudar no custo do seguro da planta / quadro;

– Juntamente com o módulo CSU-2, tanto a luz quanto a corrente são usadas para dar um trip em menos de 2ms;

Exemplo de aplicação

A Safety Control agradece sua atenção!