6º SEMINÁRIO NACIONAL DE SEGURANÇA E SAÚDE NO SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO - 2009

APLICATIVO DE CÁLCULO PARA DETERMINAÇÃO DE ENERGIA INCIDENTE

Autores:JOSÉ EDUARDO CHAVES COSTA

JOSÉ NUNES DOS SANTOS JÚNIOR

Objetivos

Demonstrar o embasamento legal e técnico utilizado para formatar as funcionalidades do aplicativo;

Apresentar aplicativo calculador de estimativa de energia incidente;

Orientar quanto as facilidades advindas do aplicativo para cálculos de corrente de curto circuito por arco elétrico, energia incidente liberada pela corrente de arco elétrico e distância segura de aproximação da instalação, sem vestimenta apropriada.

Requisitos Legais

Norma regulamentadora nº. 10 - Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade. Item 10.2.9.2 - “As vestimentas de trabalho devem ser

adequadas às atividades, devendo contemplar a condutibilidade, inflamabilidade e influências eletromagnéticas.”

Item 10.10 - “nas instalações e serviços em eletricidade deve ser adotada sinalização adequada de segurança, destinada à advertência e à identificação, obedecendo ao disposto na NR-26 - sinalização de segurança, de forma a atender, dentre outras, as situações a seguir: c) Restrições e impedimentos de acesso; d) Delimitações de áreas;”

Requisitos Legais

Norma Petrobras N-2830 – “Critérios de Segurança Para Ambientes e Serviços em Painéis e Equipamentos Elétricos com Potencial de Arco Elétrico” Nota do item 6.1: “Cada unidade deve disponibilizar os

EPIs de manobra adequados em todas as subestações e painéis elétricos existentes. Estes EPIs devem ser utilizados por todas as pessoas que executem tarefas de risco de queimadura por arco elétrico e devem ser apropriados para o nível de energia incidente na qual o trabalhador está exposto.”

Anexo A-3: “Após os cálculos de energia incidente devem ser colocadas etiquetas em todos os painéis com os níveis de energia incidente e distância segura.”

Embasamento Técnico

Norma NFPA 70E - Standard for Electrical Safety In the Workplace

Artigo 130.1 – “Justification for Work” (Working On or Near Live Parts) - Define quais são os requisitos necessários para permissão de trabalho em, ou, próximo a condutores energizados. Entre estes requisitos, são citados os seguintes: (3) “A description of the safe work practices to be employed”; (6) “Results of the flash hazard analysis”; (7) “The Flash Protection Boundary”; (8) “The necessary personal protective equipment to safely

perform the assigned task”.

Artigo130.7 – “Personal and Other Protective Equipment.” Subitem E – “Alerting Techniques”

Safety Signs and Tags. - Sinais e símbolos de segurança devem ser usados para advertir os trabalhadores sobre perigos elétricos.

Embasamento Técnico

Norma americana do IEEE – 1584/2002 - “IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations”

Item 4 – “Analysis Process” – Análise de processo para determinação da energia incidente:

Subitem 4.2 – “Step 1: Collect the system and the installation data”;

Subitem 4.4 – “Step 3: Determine the Bolted fault currents”; Subitem 4.5 – “Step 4: Determine the arc faults currents”; Subitem 4.6 – “Step 5: Find the protective devices

characteristics and the durations of the arcs”; Subitem 4.8 – “Step 7: Select the working distances”; Subitem 4.9 – “Step 8: Determine the incident energy for all

equipment”; Subitem 4.10 – “Step 9: Determine the flash-protection boundary

for all equipment”.

Embasamento Técnico

Item 5 – “Model for incident energy calculations” - Modelo de cálculo para energia incidente na norma IEEE 1584/2002.

Modelo de cálculo derivado de análises estatísticas de ensaios e testes que tentam reproduzir uma situação real de arco elétrico.

Condições para realização dos ensaios e testes : Tensão entre 208 e 15.000 V – trifásico; Freqüência de 50 Hz e 60 Hz; Corrente de curto circuito sólido entre 700 A e 106.000 A; Aterramento de sistema sólido e isolado com e sem resistência; Arco dentro do invólucro de equipamentos e em locais abertos; Espaçamento entre condutores entre 13 mm e 152 mm; Curtos circuitos trifásicos.

Embasamento Técnico

Item 5.2 – “Arcing Current” - O cálculo para determinação da corrente de curto-circuito por arco elétrico

Para aplicações em sistemas elétricos com tensão nominal inferior a 1000V (F-F):

Log Ia = K + 0,662*Log Ibf + 0,0966*V + 0,000526*G + 0,5588*V*(Log Ibf) – 0,00304*G*(Log Ibf)

Onde: Log Logaritmo na base 10; Ia Corrente do arco elétrico (kA); K (- 0,153) para configuração aberta (sem invólucro);

(- 0,097) para configuração em caixa fechada; Ibf Corrente de curto circuito sólido trifásico simétrico (kA

rms);

V Tensão do sistema (kV); G Distância dos condutores (mm)

Para sistemas com tensão nominal entre 1000 V e 15000 V (F-F), deverá ser aplicado o seguinte cálculo:

Log Ia = 0,00402 + 0,983* Log Ibf Convertendo o resultados das expressões acima: Ia= 10Log Ia

EMBASAMENTO TÉCNICO

Item 5.3 – “Incident energy” - O cálculo para determinação da energia incidente passa por duas equações: Energia incidente normalizada (para tempo de arco de 0,2s e

distância do ponto do arco até a pessoa de 610 mm): Log En = K1 + K2 + 1,081*(Log Ia) + 0,0011*G Então: En = 10Log En

Onde: En Energia incidente (J/cm²) para tempo de 200 ms e distância de 610 mm; K1 (- 0,792) para configuração aberta (sem invólucro);

(- 0,555) para configuração em caixa fechada; K2 ( 0 ) para sistema isolado e aterrado por alta resistência;

(- 0,113) para sistema solidamente aterrado; G É a distância dos condutores (mm).

Embasamento Técnico

Energia incidente convertida da normalizada:E = 4,184*Cf*En*(t/0,2)*(610x/Dx)

Onde: E Energia incidente (J/cm²); Cf Fator de cálculo;

1,5 para tensão igual ou menor do que 1 kV;

1,0 para tensão acima de 1 kV; En Energia incidente normalizada; t Tempo do arco (s); D Distância do ponto do arco (mm); x Expoente de distância (Dependente do nível de

tensão do sistema elétrico e do tipo de equipamento).

Embasamento Técnico

Item 5.5 – “Flash-Protection Boundary” - Cálculo para determinação do limite de proteção contra arco elétrico

Db = [4.184*Cf*En*(t/0.2)*(610x/Eb)]1/x

Onde: Db Distância de segurança (mm); Cf É o fator de cálculo;

1,5 para tensão igual ou menor do que 1 kV;

1,0 para tensão acima de 1 kV; En É a energia incidente normalizada; Eb Energia incidente (J/cm²); T Tempo em segundos; X Expoente de distância - Vide tabela anterior;

Estas equações foram utilizadas para criação do aplicativo calculador de estimativa de energia incidente.

Apresentação do Aplicativo

INTRODUÇÃO O aplicativo objeto deste trabalho, foi criado em

ambiente de desenvolvimento Visual Studio, na plataforma C#.

Apresentação do Aplicativo

OBJETIVOS Fácil utilização; Facilita a aquisição dos resultados dos cálculos citados na

norma IEEE-1584/2002; Possibilita estimar a corrente de curto-circuito trifásico; Imprime etiquetas de informação com os dados obtidos do

cálculo.

Apresentação do Aplicativo

O Aplicativo As Aplicações

Situação Problema: Determinar energia incidente e distância segura de

aproximação do PN-07, CCM da estação coletora de Bonsucesso:

Dados do sistema elétrico: Transformador de distribuição, 300kVA, 13800:480V e Z = 2,7%; Ligação das bobinas:

Primário: Delta; Secundário: Estrela, com neutro disponível e aterrado solidamente na

malha de aterramento da instalação; Observações:

Consideração da fonte com capacidade infinita; Desconsideradas as impedâncias dos cabos de alimentação do

transformador e do CCM.

Aplicações

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A.P.R.E.ANÁLISE PRELIMINAR DE RISCOS ELÉTRICOS

Aplicações

OBRIGADO!

Contatos: José Eduardo Costa Chaves – Petrobras/UN-SEAL – Fone: (79)

32804062 – E-mail: udemobile@gmail.com José Nunes dos Santos Júnior – Petrobras/UN-SEAL – Fone: (79)

32804060 – E-mail: nunessantos@petrobras