Os obstáculos à aplicação das Medidas de Proteção contra Surtos

Os obstáculos à aplicação das Medidas de Proteção contra Surtos

O especialista Sergio Roberto Silva dos Santos apresenta as dificuldades da aplicação das medidas de proteção contra descargas elétricas

As Medidas de Proteção contra Surtos (MPS) têm o objetivo de proteger as instalações eletroeletrônicas existentes no interior de uma edificação, contra os efeitos das descargas atmosféricas diretas ou indiretas. Elas estão descritas na parte 4 da norma técnica ABNT NBR 5419:20151, Proteção contra Descargas Atmosféricas, Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura. Após cinco anos da publicação dessa norma, as MPS ainda não são utilizadas devidamente nos projetos de Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA).

Aproximadamente 26% das falhas em sistemas fotovoltaicos no mundo2 são causadas por descargas atmosféricas. No Brasil, elas provocam até 70% dos desligamentos de linhas de transmissão e 40% nas redes de distribuição3. Devido aos prejuízos originados pelas descargas atmosféricas, a proteção contra os seus efeitos pode ser considerada uma necessidade, ou no limite um investimento, já que elas provocam falhas, temporárias ou permanentes, em sistemas eletroeletrônicos, reduzindo, inclusive, a vida útil de semicondutores ou outros componentes eletrônicos (ver imagem 1).

Imagem 1 – Correntes induzidas por descargas atmosféricas podem danificar componentes eletrônicos.

Os efeitos nocivos das descargas atmosféricas nos sistemas eletroeletrônicos são causados pelo pulso eletromagnético devido às descargas atmosféricas (Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP)). Considera-se atualmente que em até dois quilômetros de distância do ponto de impacto é possível medir tensões e correntes causadas por uma descarga atmosférica, o que demonstra o alcance da sua energia e a vulnerabilidade das instalações eletroeletrônicas em relação aos raios.

Como a finalidade das MPS é proteger as instalações, promovendo confiabilidade, mas não eficiência, uma instalação elétrica pode operar sem que esteja protegida contra surtos de tensão ou corrente, até ser atingida por um LEMP, algo incerto. Por esse motivo, as MPS estão diretamente relacionadas ao custo de ciclo de vida4 de uma instalação, já que influenciam a disponibilidade de sistemas e processos eletroeletrônicos, evitando que eles sejam interrompidos de forma intempestiva ou tenham vida útil inferior ao que foi previsto.

Pelo indicado pela norma, existem medidas de proteção contra surtos, no plural, podendo ser empregadas em conjunto ou individualmente. As MPS existentes na parte 4 da norma NBR5419:2015 são:

– Aterramento e equipotencialização;
– Roteamento e blindagem de cabos;
– Instalação de forma coordenada de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS);
– Utilização de interfaces isolantes.

O aterramento e a equipotencialização fazem parte da infraestrutura de uma instalação elétrica e estão diretamente relacionadas ao projeto do Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA). O roteamento dos cabos corresponde ao trajeto dos condutores na edificação que, quando feito de forma a minimizar os acoplamentos magnéticos, se torna uma MPS. A blindagem dos cabos, principalmente aqueles de sinal, pode representar um custo adicional quando o próprio cabo é blindado, também sendo possível aproveitar condutos elétricos metálicos, lisos e fechados, como blindagem, sem que se gaste muito mais com isso.

A instalação de DPS é uma MPS básica, indicada também na norma de instalações elétricas ABNT NBR 54105. Depois do aterramento, esta seria a MPS mais utilizada, mas que precisa ser compreendida como um complemento à equipotencialização, envolvendo os condutores normalmente energizados.

Atualmente, devido a questões de custo e falta de conhecimento, muitos projetistas utilizam DPS apenas nas linhas de energia, deixando desprotegidas as linhas de sinal, o que provocará falhas nos Equipamentos de Tecnologia da Informação (ETI), já que as sobretensões transitórias e as correntes de surto se propagam por qualquer condutor metálico, independentemente da sua finalidade (ver imagem 2).

Imagem 2 – DPS para linhas de sinal.

A última MPS, mas não menos importante, é a utilização de interfaces isolantes, que interrompem a passagem da corrente elétrica, qualquer corrente, impedindo que a corrente de surto prossiga até os equipamentos. Devido à limitação da energia que pode dissipar, a utilização de isoladores galvânicos é restrita a casos muito específicos, sendo empregada mais como filtro de ruídos do que como proteção contra surtos.    

As MPS devem ser avaliadas conjuntamente pelos projetistas da PDA, das instalações elétricas, dos sistemas de automação e os responsáveis pelo empreendimento. Seja em relação ao custo ou a sua eficiência, sempre será mais vantajoso que elas sejam especificadas no projeto da PDA e não aplicadas posteriormente quando equipamentos começarem a falhar devido ao LEMP.

Um aspecto importante sobre a dificuldade em implementar MPS deve-se ao fato de elas fazerem parte da PDA e os profissionais dessa área terem experiência nos SPDA, mas não tanto conhecimento assim em instalações elétricas, automação ou telecomunicação. Ainda é comum no Brasil a contratação do projeto ou inspeção, de fato, do SPDA, sendo as MPS entendidas, no máximo, como apenas a instalação de um único DPS no quadro de entrada. 

Proteger as instalações eletroeletrônicas contra os efeitos das descargas atmosféricas é um ótimo investimento, mas, para isso, é necessário que as MPS sejam mais conhecidas para serem mais utilizadas e mais utilizadas para serem mais conhecidas.

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. https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=400223

2) ZHANG, Yang; CHEN, Hongcai;  DU, Yaping. Lightning Protection Design of Solar Photovoltaic Systems: Methodology and Guidelines. file:///D:/Documentos/BKSR/Linhas%20de%20Produtos/TBS/Gera%C3%A7%C3%A3oFotovoltaica/Estudos/00Lightning%20protection%20design%20of%20solar%20photovoltaic%20systems%20Methodology%20and%20guidelines.pdf

3) Grupo de Eletricidade Atmosférica (ELAT), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Sistema Elétrico. https://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/infor/relampagos.e.efeitos/sistema.eletrico.php

4) JANNUZZI, Gilberto de Martino; SWISHER, Joel; REDLINGER, Robert. Planejamento Integrado de Recursos Energéticos. Oferta, demanda e suas interfaces. International Energy Initiative (IEI) Brasil. Campinas 2018.

5) Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). ABNT NBR 5410:2004 Versão Corrigida:2008. Instalações elétricas de baixa tensão. https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=10146

 Crédito das imagens

1) Apostila curso sobre as MPS da Termotécnica Para-raios.

2) Associação Brasileira de Conscientização para os Perigos da Eletricidade (Abracopel).

Artigo de Sergio Roberto Silva dos Santos, engenheiro eletricista da Lambda Consultoria; instrutor do curso da Termotécnica Para-raios e membro ativo de comissões da ABNT que elaboram normas sobre proteção contra descargas atmosféricas, dispositivos de proteção contra surtos e aterramento. Atualmente, é mestrando no Instituto de Ambiente e Energia da Universidade de São Paulo (USP).
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