Proteção Contra Arcos Elétricos

PROTEÇÃO CONTRA ARCOS ELÉTRICOS

A.M.M.

RESUMO

A proteção contra os arcos elétricos é um assunto delicado e pouco explorado pelos estudiosos da área de eletricidade, quando comparado com choques e incêndios. A energia liberada pelo arco elétrico pode destruir equipamentos, queimar roupas, projetar materiais ionizados, emitir raios ultravioleta/infravermelho ou até mesmo irradiar temperaturas que excedem o limite da pele humana. A tecnologia já evoluiu o suficiente para preservar a integridade do equipamento ou da instalação e entre os métodos mais comuns para proteção contra arco elétrico, há o uso de roupas especiais por parte dos operadores, utilização de cubículos mais resistentes e o uso de relés de proteção com eficiência redobrada pelo uso de detectores de arco.

Palavras-chave: Arco elétrico. NR 10. Engenharia elétrica. Segurança do Trabalho.

1. INTRODUÇÃO

Uma das maiores preocupações das indústrias são os aspectos de segurança de seus funcionários, principalmente dos operadores de subestações e eletricistas de manutenção. As queimaduras causadas por arcos elétricos representam uma parcela muito grande entre os ferimentos provocados por eletricidade em locais de trabalho. A maioria dos acidentes acontece quando o eletricista remove as barreiras de proteção, instala ou remove componentes operacionais com o equipamento energizado. Isto pode dar origem ao arco elétrico, com efeitos irreversíveis para a saúde do operador, provocando queimaduras de elevado grau, inalação de gases tóxicos e quentes, incidência de altos níveis de ruídos, lançamento de peças e materiais derretidos e ondas de pressão que podem arremessar o operador a metros de distância. Nestas condições, o trabalhador fica totalmente exposto ao perigo e a sua segurança depende somente da prática segura e uso do Equipamento de Proteção Individual (EPI) adequado. Apesar da seriedade e importância que isso representa para os trabalhadores que executam serviços em eletricidade, este assunto tem recebido pouca atenção pelos usuários em geral, quando comparados com outros perigos da eletricidade, como choques e incêndios.

As normas técnicas prescrevem que os equipamentos elétricos devem ser dimensionados e construídos de forma que suportem os esforços mecânicos e térmicos em casos de curto circuito sem danificar o aparelho. No Brasil, a Norma Regulamentadora-6 estabelece as exigências legais para Equipamentos de Proteção Individual para proteção dos trabalhadores contra riscos suscetíveis de ameaçar a segurança e a saúde no trabalho.

Os relés de proteção evitam que o painel seja destruído e seus equipamentos danificados, além de protegerem os operadores, pois atuam no disjuntor antes que a explosão ocorra. Para realizar a proteção de arco elétrico, existem duas soluções básicas: a utilização de um relé dedicado e a utilização de um relé convencional.

2. DEFINIÇÃO

Um arco elétrico pode ser definido como um feixe de descargas elétricas formadas entre dois eletrodos e mantidas pela formação de um meio condutor gasoso chamado plasma. Pela passagem de corrente elétrica no ar ionizado há a liberação de grandes quantidades de energia, como calor, som, pressão e luz. A coluna do arco é constituída de elétrons livres, íons positivos, íons negativos e uma pequena quantidade de átomos neutros. Essas cargas existentes formam o plasma, que constitui a coluna do arco. Apesar das cargas existentes, é considerada eletricamente neutra.

O arco elétrico se forma quando há uma aproximação repentina entre dois condutores energizados (dois eletrodos) e o campo elétrico associado se torna denso o suficiente para permitir a passagem de elétrons pelo ar. Isto aumenta a resistência ao fluxo de corrente e faz com que as extremidades dos eletrodos sejam elevadas a altas temperaturas, bem como o pequeno espaço de ar entre eles. Os elétrons vindos do eletrodo negativo (catodo) colidem com as moléculas e átomos do ar, desmembrando-os em íons e elétrons livres e tornando a fresta de ar em um condutor de corrente, devido à ionização.

Em um fio metálico percorrido por uma corrente, a tensão elétrica varia uniformemente ao longo do seu comprimento. Isto não acontece ao longo de um arco elétrico, onde existem quedas abruptas de tensão junto aos eletrodos (anodo e catodo) que podem variar entre 1 e 20V. A energia liberada pelo arco elétrico pode provocar incêndios e destruir equipamentos, queimar roupas por ignição do tecido, projetar materiais ionizados, emitir raios ultravioleta/infravermelho, irradiar temperaturas que excedem o limite da pele humana (1.2cal/cm²).

Além de provocar a destruição do cubículo do disjuntor, o arco elétrico provoca graves ferimentos ou até mesmo podem ser fatais para o pessoal encarregado de fazer a manutenção dos equipamentos energizados. Um dos grandes riscos para o eletricista, especialmente o que trabalha com manutenção, são as queimaduras provocadas pela radiação de calor provinda do arco elétrico.

3. NORMAS E SEGURANÇA

As normas técnicas internacionais e brasileiras prescrevem que os equipamentos elétricos devem ser dimensionados e construídos para suportar os esforços mecânicos e térmicos em casos de curto circuito sem danificar o aparelho. A tecnologia evoluiu o suficiente para preservar a integridade do equipamento ou da instalação, como a proteção do sistema elétrico, detecção do arco interno e equipamentos resistentes a arco. No caso dos equipamentos a prova de arco, todo o material da combustão deve ser direcionado para cima para não atingir o trabalhador, as portas e coberturas de proteção não abram, não haja rajadas de fragmentos, o arco não provoque furos no painel, a integridade do aterramento seja mantida, e amostra de tecido colocada a certa distância não inflame. Estas condições são encontradas em situações normais de operação, onde o equipamento é mantido fechado. Porém para manutenção ou inspeção e verificação, é necessário abrir a porta, remover as coberturas de proteção, remover ou inserir componentes, o que pode alterar toda a condição de segurança estabelecida pelas normas.

Entre os métodos mais comuns para proteção contra arco elétrico, há o uso de roupas especiais por parte dos operadores, utilização de cubículos mais resistentes e o uso de relés de proteção com eficiência redobrada pelo uso de detectores de arco.

Apesar de todo o desenvolvimento da tecnologia de detecção de arcos internos, medidas de