Vamos compreender um pouco mais sobre as medidas de proteção contra surto, um assunto que tem crescido devido às grandes perdas de equipamentos por causa de instalações elétricas não adequadas.
A proteção contra sobretensões transitórias e correntes de surtos é normatizada no Brasil pela parte 4 da norma técnica ABNT NBR 5419:2015 Proteção contra descargas atmosféricas [1], que apresenta como Medidas de Proteção contra Surtos (MPS) o aterramento e a equipotencialização, as blindagens e o roteamento de linhas, a instalação de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) e o uso de interfaces isolantes.
Medidas de Proteção contra Surtos.
As MPS devem ser utilizadas em conjunto para proteger as instalações elétricas, de energia e sinal, contra os efeitos dos pulsos eletromagnéticos devido às descargas atmosféricas (Lightning Electromagnectic Impulse (LEMP)). A proteção contra os LEMP é baseada no conceito de Zonas de Proteção contra Raios (ZPR), onde o volume contendo os sistemas que serão protegidos deve ser dividido em ZPR, zonas teoricamente associadas a um ambiente (espaço) em que a severidade do LEMP é compatível com a suportabilidade dos sistemas eletroeletrônicos que nele estão instalados (imagem 1).
Como a redução da severidade do LEMP é obtida através das sucessivas zonas, devem ser empregadas as MPS na fronteira entre cada ZPR, sendo essas MPS resumidamente descritas a seguir, para que sejam analisadas em detalhes em próximos artigos da Universidade Abracopel.
1) Aterramento e equipotencialização. O sistema de aterramento conduz e dispersa as correntes da descarga atmosférica para o solo, enquanto a rede de equipotencialização minimiza as diferenças de potencial e pode reduzir o campo magnético.
2) Blindagem magnética e roteamento das linhas. As blindagens espaciais atenuam os campos magnéticos dentro da ZPR, decorrentes de descargas atmosféricas diretas ou próximas à estrutura, e reduzem internamente os surtos. A blindagem de linhas internas, utilizando cabos blindados ou os dutos blindados, minimiza surtos induzidos internamente. O roteamento de linhas internas pode minimizar laços de indução e reduzir surtos. Essas duas MPS podem ser usadas combinadas ou separadamente.
3) DPS coordenados entre si. Os DPS desviam para o eletrodo de aterramento (modo comum) ou para a origem da instalação (modo diferencial), as correntes de surto, limitando a magnitude das sobretensões transitórias no local da instalação onde eles se encontram.
4) Interfaces isolantes. As interfaces isolantes têm eficácia limitada na proteção contra surtos. Elas evitam que uma corrente elétrica passe de uma ZPR para outra, mas elas próprias são vulneráveis às sobretensões transitórias e por isso devem ser protegidas por DPS.
Aplicabilidade das MPS.
Todo profissional da área elétrica deve compreender que cada MPS tem a sua aplicabilidade, podendo ser ela utilizada individualmente, mas preferencialmente em conjunto com outras medidas de proteção contra surtos. Em relação aos DPS tal fato é ainda mais importante, porquê esses dispositivos na verdade são elementos para a equipotencialização de condutores normalmente energizados, podendo então ser considerados não como um MPS independente, mas uma aplicação do conceito de equipotencialização.
Por outro lado, a eficiência dos DPS não depende do valor da resistência de aterramento, existindo situações em que o DPS atua sem que ele esteja aterrado (proteção de modo diferencial).
Para que tenha a máxima eficiência (maior eficácia e menor custo), uma MPS deve ser especificada no projeto da PDA, para que as características construtivas da edificação possam ser aproveitadas (ferragens estruturais como eletrodo de aterramento e blindagem) (imagem 2) e o roteamento do cabo evite acoplamentos indutivos entre eles ou entre eles e as correntes das descargas atmosféricas. Embora a instalação de DPS possa ser feita com a edificação já pronta, quando os painéis já são fornecidos com eles instalados o custo para o usuário será bem menor.
Por serem os surtos causados principalmente pelas descargas atmosféricas, diretas ou indiretas, as MPS são o objeto da já citada norma técnica ABNT NBR 5419-4:2015 Versão corrigida 2018. Mas a proteção contra surtos, principalmente no que se refere ao aterramento e equipotencialização, recebe a devida atenção na norma técnica ABNT NBR 5410:2004 Versão corrigida 2008 [2]. Além dessas duas MPS, merece ser estudada nessa norma as suas orientações sobre a suportabilidade a impulsos dos componentes da instalação, principalmente o que está escrito no item 5.4.2 e no anexo E.
Em relação aos DPS (imagem 3) [3], as normas ABNT NBR 5419:2015 e ABNT NBR 5410:2004 Versão corrigida 2008 se complementam, sendo a primeira utilizada para especificar qual o tipo de DPS adequado, onde ele deve ser posicionado e qual o valor de corrente de surto que ele deverá ter. Já a norma de instalações elétricas, como seu nome já indica, é indispensável para que o DPS seja instalado corretamente, em harmonia com os outros elementos da instalação elétrica. Além dessas duas normas, existem também as normas do produto DPS, que indicam os critérios mínimos para a sua fabricação, ensaio e certificação [4].
Conclusão.
A proteção contra sobretensões transitórias e correntes de surto deve ser obtida através da utilização das medidas (no plural) de proteção contra surtos. Elas devem ser especificadas já na fase de projeto da Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA), para que atuem de forma mais eficaz e custem o mínimo possível.
Referências.
1] Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). ABNT NBR 5419-4:2015 Versão Corrigida:2018 Proteção contra descargas atmosféricas Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura.
2] Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). ABNT NBR 5410:2004 Versão Corrigida:2008 Instalações elétricas de baixa tensão.
3] Santos, Sergio Roberto. Revisando os DPS. Revista Eletricidade Moderna. Nº574, novembro e dezembro de 2023.
4] Santos, Sergio Roberto Silva. As normas técnicas sobre os dispositivos de proteção contra surtos. Universidade Abracopel. Disponível em https://abracopel.org/download/as-normas-tecnicas-sobre-os-dispositivos-de-protecao-contra-surtos/?doing_wp_cron=1727274208.7120630741119384765625
Por Sergio Roberto Santos em Abracopel 26/09/2024