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

1. 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

2. 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.

4. RequisitosLegais • 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;”

5. 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.”

6. 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.

7. 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”.

8. 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.

9. Embasamento Técnico • Item 5.2 – “Arcing Current” - O cálculo para determinação da corrente de curto-circuitopor 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 (kArms); • 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

10. 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).

11. Embasamento Técnico • Energia incidente convertida da normalizada: E = 4,184*Cf*En*(t/0,2)*(610x/Dx) Onde: • EEnergia 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).

12. 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); • CfÉ 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; • EbEnergia 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.

13. Apresentação do Aplicativo • INTRODUÇÃO • O aplicativo objeto deste trabalho, foi criado em ambiente de desenvolvimento Visual Studio, na plataforma C#.

14. 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.

16. Apresentação do Aplicativo O Aplicativo As Aplicações

17. 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.

34. Aplicações

35. Aplicações

36. Aplicações

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

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39. 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