A Série de normas IEC 61439 e sua relação com o Arco elétrico

A seguinte pergunta é bastante recorrente quando falamos em quadros elétricos: um painel de acordo com a IEC 61439 é à prova de arco elétrico?

O fato é que a série IEC 61439 não estabelece condições para avaliação dos efeitos de um arco elétrico. O tema chega a ser abordado na parte 0, que é um relatório técnico da série e trás “Diretrizes para especificação dos conjuntos”:

C.3.1 Contenção de falha por arco
A contenção de falha por arco não é tratada nesta Norma. Em circunstâncias normais, em um CONJUNTO projetado e verificado de acordo com a norma e projetado corretamente para atender aos requisitos da aplicação, uma falha interna por arco é uma possibilidade remota.

(ABNT IEC/TR 61439-0:2017)

Ao fazer com que uma falha por arco interno seja uma possibilidade remota, podemos afirmar que uma das vantagens de um quadro conforme a norma IEC 61439, é que ele ajuda a evitar a formação e a propagação de um arco elétrico, tornando os quadros elétricos mais seguros. Um bom exemplo disso é a verificação da suportabilidade aos curtos-circuitos, tratada no parágrafo 10.11 da parte 1 da série IEC 61439.

O ensaio de curto-circuito faz circular a corrente nominal de curta duração admissível (Icw), declarada pelo montador, cujo valor está relacionado à potência do(s) transformador(es) que alimenta(m) o conjunto. Ou seja, se tomarmos por referência um transformador der 2,5 MVA (ignorando questões ligadas à conexão do transformador ao conjunto), devemos dimensionar o conjunto para suportar uma corrente de curto de aproximadamente 66 kA. A norma então estabelece orientações sobre como fazer a correta verificação da suportabilidade aos efeitos térmicos e dinâmicos desta corrente de curto-circuito, num arranjo que pode ser montado desta forma:

A fonte do laboratório gera uma corrente de 66.000 amperes, que irá circular por todo o barramento do conjunto, durante 1s. Após o ensaio, não pode existir qualquer deformação no sistema de barramento ou na estrutura, desaperto de conexões ou redução nas distâncias de isolação e escoamento do sistema como um todo. Ou seja: o teste de curto-circuito não é destrutivo, pois verifica justamente a capacidade do quadro elétrico resistir a esta situação. Ao suportar os esforços térmicos e dinâmicos de um curto-circuito admissível (ou seja: corretamente dimensionado conforme as capacidades do sistema no qual o conjunto está inserido / instalado), o ensaio garante que um arco elétrico não será formado.

(Foto após a realização do ensaio)

Em quais situações pode ocorrer um arco elétrico dentro de um conjunto testado conforme IEC 61439?

De maneira geral, um arco elétrico é a consequência de um curto-circuito. No entanto, conforme explicado nos parágrafos acima, um sistema corretamente dimensionado deve suportar os esforços térmicos e dinâmicos de um curto-circuito, evitando assim a formação de um arco-elétrico. Ou seja: um sistema bem projetado e dimensionado impede que um curto-circuito (causa) forme um arco-elétrico (efeito). E o que é um sistema bem dimensionado? É aquele cujas espessuras de barras, material dos isoladores, distâncias entre suportes etc. estejam corretamente dimensionados – e a garantia do correto dimensionamento é verificada pela execução dos ensaios de tipo.

Logo na sequência do paragrafo C3.1 citado acima, a norma ainda acrescenta:

As falhas de arco geralmente ocorrem devido a:

• corpos estranhos, como ferramentas e material a ser introduzido e não retirados, por exemplo, durante a manutenção ou trabalho de modificação;
• corpos estranhos, como pequenos animais;
• seleção incorreta de dispositivos de proteção contra curto-circuito;
• aplicação de cargas mais elevadas para o qual o equipamento é projetado;
• substituição incorreta dos componentes etc.

Todas estas causas são evitáveis, garantindo que o CONJUNTO seja projetado para atender os requisitos da aplicação, bem como uma boa manutenção, e práticas de trabalho.

Hoje, no Brasil, a norma que trata de arco elétrico em baixa tensão é a ABNT IEC/TR 61641 - Guia para o ensaio em condição de arco devido a uma falha interna, publicada em 2019, e baseada na versão 3.0 publicada em 2014 pela IEC. Ela é citada tanto na parte 0 quanto na parte 2 da IEC 61439.

Em 2020, a IEC 61439 começou a passar por novas revisões, chegando à edição 3.0, ainda não publicada pela ABNT. Nesta edição, além da IEC 61641, também é mencionada a IEC 63107, que trata da “Integração de sistemas internos de mitigação de falha de arco em conjuntos de manobra e controle (Conjunto MCP).

A ocorrência do arco elétrico, bem como uma abordagem específica dessas duas normas que tratam do assunto, serão tratados em nosso próximo artigo. Continue seguindo nossas redes!