Trane - Portugal - Sociedade Unipessoal, Lda
Informação profissional do setor das instalações em Portugal

Eletricidade: não subestimar os riscos do perigo oculto [2]

Manuel Martinho | Engenheiro de Segurança no Trabalho

2.ª Parte

18/02/2020

Este é o segundo artigo sobre o tema.

8.1 Causas de curto curto-circuitos

São várias as razões que podem estar na origem de um curto-circuito, podendo ser agregadas, consoante a sua origem e causas:
  1. Mecânica por deficiente dimensionamento de condutores, rotura ou interceção de um condutor;
  2. Climática, descargas atmosféricas (raio / relâmpago);
  3. Sobretensão interna de comutação;
  4. Degradação por desgaste do isolamento, calor, humidade ou contacto com produtos corrosivos.
Particularmente na distribuição de energia por via aérea (redes aéreas), as sobretensões ocorrem, na maior parte dos casos por exposição aos fenómenos da natureza, trovoadas, (descargas atmosféricas), ventos fortes, ou contactos acidentais com a avifauna, queda de árvores, colisão com gruas, aeronaves, o que as torna mais suscetíveis fisicamente.
Nas redes subterrâneas a origem de curto-circuitos tem como causas possíveis, a acidental interseção dos condutores por máquinas em escavações ou abertura de valas, e mais naturalmente a deterioração do isolamento dos cabos e condutores.
Relativamente a descargas atmosféricas, sendo transitórias e ultrarrápidos, são sustidas, porque o fenómeno termina com a cessação da corrente. Nestas situações através de descarregadores de sobretensão, as correntes são escoadas para a terra, diminuindo do valor de tensão, cessa a condução de corrente, o circuito volta ao funcionamento original.
Material de isolamento com perda das propriedades dielétricas dos materiais, e diminuição das distâncias de isolamento entre elementos condutores, a potenciais diferentes, pode levar ao estabelecimento de um arco elétrico entre condutores, cujo resultado provável é seguramente a formação de um curto-circuito.
O envelhecimento precoce do isolamento dos cabos é também um agente de desenvolvimento de curto-circuitos sobretudo por ausência na execução de programas de manutenção preventiva que inviabilizam em tempo útil, a monitorização e a correção de fragilidades nas redes, equipamentos e instalações elétricas, isto é antes da ocorrência de um incidente ou acidente por desgaste, defeitos e fadiga de utilização.
Trabalhos em linhas de Alta Tensão

Trabalhos em linhas de Alta Tensão.

Nas linhas aéreas, Alta Tensão e também em instalações de Média Tensão, os curto-circuitos podendo ser de carater transitório, são mitigáveis com religação por sistema automático, cumprido o ciclo ou procedimentos de religação definidos em temporização cíclica.
Podem ainda ser causa de curto circuitos, levando à quebra de funcionamento e deterioração das linhas, visíveis ou não sobre isoladores, os agentes poluentes, de origem industrial, marítima, avícola e atmosférica.
Nos cabos isolados e enterrados, ainda que mais resistentes a esforços mecânicos, para além das causas referidas no parágrafo anterior, haverá considerar a também a possibilidade de erros na montagem das linhas, como a tensão e tração dos cabos, raios de curvatura, e acidentes por interceção em trabalhos de construção, nomeadamente por equipamentos de escavação e movimento de terras.

O sobreaquecimento dos cabos, por exposição a fontes de calor, ou aumento da resistência de contacto, das ligações constitui a principal razão dos curto-circuitos, seja provocado por sobrecargas excessivas e prolongadas, proximidade de fontes de calor, ou aperto insuficiente dos ligadores ou falta de reaperto periódico.

No caso dos curto-circuitos por arco elétrico, mas também nos outros, podem ocorrer explosões e incêndios.
Com uma instalação elétrica ou sistema, sujeito a sobrecarga na intensidade da corrente elétrica, estão criadas as condições para a ocorrência de um curto-circuito, são dos maiores responsáveis por incêndios e acidentes relacionados com eletricidade.

8.2 A proteção de Curto-circuito

Não me alongando sobre dimensionamento elétrico e dispositivos de proteção, para minimizar os efeitos dos curto-circuitos e suas consequências, nas redes, equipamentos e instalações elétricas, a verificação da proteção contra curto-circuitos exige o cálculo da corrente de curto-circuito mínima da instalação.
Estes cálculos devem ser efetuados com referência a todos os barramentos da rede e requerem o uso de programas de cálculo, compatíveis com a legislação e boas práticas técnicas da especialidade. A sua execução é restrita a engenheiros e outros técnicos da especialidade, devidamente credenciados.
Para casos simples, é possível um cálculo rápido simplificado de curto-circuito, sendo mais comum é o método o “método das impedâncias”, que com eficácia calcula a corrente de curto-circuito num determinado ponto.
As correntes de curto-circuito são usadas nas seguintes funções:

a) Proteção contra curto-circuito: o limiar de disparo ou derretimento da proteção, determina-se em relação à corrente mínima de curto-circuito através desta proteção, ou seja, o local onde é mais fraco na área de influência da proteção;

b) Capacidade de rotura: o objetivo é verificar se os dispositivos de proteção são capazes de cortar a corrente de curto-circuito que provavelmente aparecerá na área de influência da proteção sem deterioração (norma IEC 60909);

c) Capacidade: o objetivo é verificar se os dispositivos de corte são capazes de fechar a corrente de curto-circuito que provavelmente ocorrerá;

d) Stress térmico: o objetivo é verificar se os sistemas são capazes de suportar a energia libertada durante o tempo de disparo da proteção quando o curto-circuito ocorrer;

e) Contatos indiretos: o objetivo é verificar se o tempo de operação das proteções permanece abaixo do valor determinado, dependendo da tensão. Esta tensão é a que pode aparecer entre a parte condutora exposta de um dispositivo e a terra no caso de uma falha de linha a terra;

f) Resistência dinâmica: o objetivo é verificar se os componentes (sistemas de “trunking” das barras de barramento, transformadores de corrente, etc.) possuem resistência dinâmica suficiente para resistir as correntes de curto-circuito que podem passar por elas.

Ligação de Transformador

Ligação de Transformador.

A escolha das proteções deve depender, do tipo de anomalia a proteger num determinado sistema. A atuação perante um curto-circuito deverá ser muito mais rápida do que perante uma sobrecarga (consoante as características do circuito e da relação entre as correntes nominal e de sobrecarga).
Nas redes de distribuição aéreas, os contactos acidentais, por exemplo com origem em trovoadas, entre instalações de alta tensão e baixa tensão ou a perfuração de um isolante num transformador, como proteção dos circuitos a estes fenómenos, pode ligar-se o condutor neutro à terra e montar para-raios entre os condutores de fase e de neutro.
Nestas, a utilização de cabos de guarda é uma medida de blindagem contra sobretensões de descargas atmosféricas em linhas de transporte de energia e interligações de terras. Localizam-se acima das linhas de três fases de transporte em que a ligação à terra é feita nos apoios (postes) de forma a conduzir a descarga elétrica atmosférica, ou seja, o raio à terra. Para proteger de sobrecargas e curto-circuitos, ou seja, sobreintensidades podem também ser utilizados consoante o caso e pertinência técnica:

a) Relés de proteção (associados a disjuntores): Utilizado para controlar um circuito através de um sinal de fraca potência, ou onde vários circuitos têm de ser controlados por um sinal. Transmitem ordens de disparo aos aparelhos de corte (disjuntores) que devem isolar a parte do circuito avariada. Disjuntor é um dispositivo que simplesmente desliga quando a intensidade da corrente é maior do que ele suporta. Os relés podem ser termomagnéticos, magnéticos, ou térmicos, consoante o seu principio de funcionamento.

b) Fusíveis: Têm por função interromper a passagem de corrente elétrica no circuito, quando esta ultrapassar o limite permitido pela resistência do fusível.

c) Interruptores diferenciais: São interruptores que detetam diferenças entre as correntes nos condutores que num dado circuito elétrico o alimentam.

Armários elétricos

Armários elétricos.

8.3 Proteção por Isoladores

As correntes elétricas procuram o caminho mais fácil para um condutor ou para o solo pelo que para nos manter protegidos da corrente elétrica, e para impedir as correntes de se misturarem o isolamento dos condutores é absolutamente necessário.
Todas as partes ativas devem ser completamente isoladas com um isolamento resistente o qual só poderá ser retirado por destruição. Os isolamentos de equipamentos montados em fábrica devem satisfazer as regras aplicáveis a esses equipamentos. Os equipamentos não montados em fábrica devem ser dotados de proteção que suporte, de forma duradora, as solicitações a que possam vir a ser submetidos.
Os isoladores protegem ou apoiam os condutores elétricos para que haja a fluidez de corrente elétrica através do condutor. Nas linhas de energia os isoladores têm por função isolar os condutores da massa (apoio ou poste), mas também da sua suspensão.
Materiais cujas propriedades técnicas, possuem alto poder de isolamento elétrico, de sujeição a elevadas temperaturas e altas voltagens são naturalmente os mais apropriados, sendo os mais comuns o plástico, a resina epóxi, o vidro, a borracha e cerâmica.
Os isoladores podem ser rígidos, sendo mais difíceis de montar mais frágeis pelas suas dimensões, logo menos seguros.
Os isoladores em cadeia, com mais liberdade de movimento na atenuação de eventuais efeitos anormais (como por exemplo a rutura de um condutor), apresentam como vantagem a possibilidade de substituir um elemento da cadeia, eventualmente danificado, em vez de um isolador rígido completo.
Na escolha dos isoladores e dimensionamento da linha de fugas, deve-se ter em conta no número de isoladores para formar a cadeia, em função da tensão, da zona onde a linha está implantada, e exposição à poluição.

Materiais cujas propriedades técnicas, possuem alto poder de isolamento elétrico, de sujeição a elevadas temperaturas e altas voltagens são naturalmente os mais apropriados, sendo os mais comuns o plástico, a resina epóxi, o vidro, a borracha e cerâmica

As cadeias simples ou duplas, podem ser de suspensão, verticais ou em “V”, são usadas em apoios onde apenas há suspensão de linhas e de amarração, as horizontais são usadas em postes de amarração, de ângulo ou fim de linha.
Enquanto elementos vulneráveis nas linhas e redes elétricas de distribuição, devem ser sujeitas a ensaios de natureza elétrica, avaliativos do níveis de tensão que suportam, ensaios mecânicos para verificar a sua resistência às solicitações mecânicas a que podem ser sujeitas (vento, peso), e térmicos para aquilatar da resistência às variações de temperatura, tudo em função do dimensionamento requerido pela instalação.
A manutenção e limpeza dos isoladores são fundamentais para a segurança, uma vez que estando danificados estruturalmente ou menos resistentes por poluição industrial ou atmosfera salina, permitem a passagem da corrente elétrica pelo isolador.
Trabalhos em subestação

Trabalhos em subestação.

8.4 Consequências de curto-circuito

Um curto-circuito pode causar danos de diferentes tipos a saber:

a) Graves perturbações nas redes, equipamentos e instalações elétricas e colocando em risco a segurança de pessoas e bens;

b) Interrupção do fornecimento de energia elétrica nos circuitos afetados;

c) Risco de incêndio, que afetando equipamentos, pode ser significativa por destruição, e por maioria de razão catastrófica causar a morte de pessoas, por exemplo por eletrocussão;

d) Ocorrência de um arco elétrico resultante da uma baixa impedância de ligação fase-fase ou fase-terra, o que provoca um fenómeno similar a uma explosão elétrica, e dar origem a um incêndio;

e) Risco de explosão quando ocorre na presença de partículas e gases explosivos.

8.5 Barramentos elétricos

O barramento elétrico distribui a energia com maior facilidade e flexibilidade do que outras formas mais permanentes de instalação e distribuição. Em tubos ocos ou tiras planas (barras) maciças de cobre, latão ou alumínio, que podem ser utilizados tanto para condutores neutros quanto para condutores terra.
Consoante os materiais oferecem diferentes limites de condutividade e variações na vida útil do produto. Podem ter variedade de formas e tamanhos que alteram a quantidade máxima de corrente elétrica que um condutor pode carregar antes de começar a se deteriorar.
O uso dos barramentos em sistemas de distribuição traz benefícios:

a) Segurança e confiabilidade: substitui o sistema de distribuição por cabo que é mais vulnerável aos riscos de incêndio;

b) Sustentável: dependendo do tipo, os barramentos exigem apenas alguns materiais de instalação e as tomadas plug-in são reutilizáveis;

c) Instalação fácil e rápida: os barramentos são instalados de maneira fácil e rápida, sem tempo de inatividade.

Os barramentos de podem ser de dois tipos: isolados ou não isolados:

a) Barramento isolado: de conexão rápida para garantir segurança contra curto circuitos acidentais. As partes que recebem corrente elétrica são totalmente isoladas, mesmo oferecendo fácil acesso aos seus circuitos. Possibilitam ligações variadas, fixadas por meio de parafusos entre peças no corpo do material isolante;

b) Barramento não isolado: para sistemas onde o acesso e manipulação por não técnicos são interditos. Por transmitir mais energia, tem mais risco na sua manutenção, requerendo mais especializadas competências técnicas na instalação, operação e manutenção.

Barramento elétrico

Barramento elétrico.

Barramento em Quadros

Barramento em Quadros.

Os barramentos devem, consoante a existência ou não de isolamento, é importante a escolha do tipo de condutor de ligação: neutro e terra. Um barramento terra conduz possíveis fugas de carga para o solo, enquanto o barramento neutro faz a ligação nos pontos de diferença de potência entre fases e o quadro.
Um barramento elétrico, seja de que tipo for, trabalha para limitar a ação da corrente elétrica e evitar acidentes, devendo-se tal ao bloqueamento de qualquer possível problema ser bloqueado pelo barramento com segurança em tempo útil.
Se a segurança elétrica interessa a todos para garantir boa qualidade de vida, aos profissionais que intervêm nas tarefas de construção, exploração, e manutenção das instalações elétricas pela maior exposição aos riscos de contactos diretos/indiretos, de indução, de arco elétrico, de eletricidade estática e riscos provocados de efeitos capacitivos.

9. Trabalhos em redes e instalações elétricas

Executar serviços em instalações elétricas exige que as responsabilidades dos diferentes intervenientes sejam claramente definidas, plenamente percebidas e assumidas por cada um, atendendo aos conceitos de habilitação para a tarefa, qualificação, delegações de competências para a construção e exploração de instalações elétricas definidas por escrito e atualizadas, atendendo a zonas controladas e de risco sob os seguintes critérios:

a) Trabalhos fora de tensão;

b) Trabalhos em tensão;

c) Vizinhança de tensão ou seja ena proximidade de instalações em tensão.

Continua.

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