Análise de arco elétrico (Arc Flash)
Calcula a corrente de arco, a energia incidente e a fronteira de arco elétrico conforme IEEE 1584-2018, e fornece o nível de PPE e a permissão de trabalho conforme NFPA 70E-2021. A corrente de curto-circuito é obtida pelo critério IEC 60909, e o tempo de atuação da proteção pode vir da biblioteca de curvas de coordenação de proteção; aplicável a CA trifásico 208 V–15 kV; sistemas monofásicos / de tensão mais alta / CC não estão no escopo da norma (para CC, usa-se a aproximação de engenharia da NFPA 70E Annex D.5, e o resultado será claramente anotado).
Definições, unidades e porque o número é importante para a seleção e o orçamento. Pesquisável, agrupado por tópico, recolhido por predefinição.
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Potência aparente de curto-circuito da rede a montante no ponto de ligação, Ssc = √3·Un·I″k, ou a impedância equivalente da fonte a montante.
Porque é importante: É o único dado de entrada que indica quão "rígida" é a rede. Sem ele, nenhum valor de corrente de curto-circuito pode ser calculado, pelo que tem de ser solicitado à concessionária (ou retirado de uma premissa declarada) antes de qualquer quadro de manobra poder ser orçamentado.
Tempo de eliminação da proteção: o tempo total desde o início do defeito até à extinção do arco — deteção pelo relé + atraso intencional + tempo de operação do disjuntor.
Porque é importante: Num estudo de arco elétrico, a energia incidente é quase proporcional ao tempo de eliminação, e a categoria de EPI é selecionada a partir dele. Reduzir o tempo de eliminação para metade normalmente reduz a energia para metade e pode baixar o EPI exigido em um nível — o que é um item direto de custo operacional.
Tensão de impedância de curto-circuito de um transformador: a tensão primária, em percentagem da tensão nominal, que impõe a corrente nominal através do enrolamento secundário em curto-circuito (IEC 60076-1).
Porque é importante: Fixa o nível de defeito em BT (aproximadamente I″k ≈ In / uk) e, ao mesmo tempo, a queda de tensão em carga. Trata-se de um verdadeiro compromisso de cotação: um uk maior reduz o nível de defeito (quadro de manobra a jusante mais barato), mas aumenta a queda de tensão e as perdas. Cote sempre o uk em conjunto com a potência do transformador.
Ponto de ligação comum (PCC): a interface na rede onde a instalação do cliente e a rede da distribuidora estão acopladas e, portanto, onde se aplicam as condições de ligação.
Porque é importante: Define aquilo de que a concessionária se pode queixar e o que tem de provar: a banda de tensão, a distorção harmónica, o flicker e o comportamento em afundamentos de tensão são todos especificados no PCC, não nos terminais do equipamento. Estudos ou medições feitos noutro local não demonstram conformidade.
Corrente de arco: a corrente eficaz que realmente circula no arco, prevista a partir da corrente de falha franca pelo modelo IEEE 1584-2018 usando a configuração dos elétrodos, a distância e os fatores do invólucro.
Porque é importante: Tudo num estudo de arco elétrico — energia incidente, fronteira, categoria de EPI — é determinado por Iarc, não por Ik. Iarc é marcadamente inferior à corrente de falha franca, pelo que substituir Ik por ela sobrestima grosseiramente a energia e o EPI necessário.
Corrente de falha franca Ibf: a corrente de curto-circuito trifásica no local do equipamento, tomada como corrente de entrada do modelo de arco elétrico IEEE 1584-2018.
Porque é importante: É onde começa o estudo de arco elétrico, pelo que deve ser produzida com os mesmos pressupostos de tensão, transformador e cabo que o relatório de curto-circuito. Uma divergência entre os dois documentos é uma das constatações de auditoria mais comuns.
Energia incidente: a energia térmica por unidade de área que atingiria uma superfície à distância de trabalho durante um arco, conforme definido na IEEE 1584-2018.
Porque é importante: É o valor que seleciona o EPI (limiares NFPA 70E a 1,2 / 4 / 8 / 25 / 40 cal/cm²) e que deve ser impresso na etiqueta do equipamento. Uma energia incidente subestimada é um risco de segurança, não uma diferença de arredondamento comercial.
Fronteira de arco elétrico: a distância a partir de um arco prospetivo à qual a energia incidente cai para 1,2 cal/cm², o nível a partir do qual se torna necessário equipamento de proteção individual resistente ao arco (IEEE 1584-2018 / NFPA 70E).
Porque é importante: Define a barreira e a fronteira de aproximação no local: uma AFB maior implica mais barreiras e EPI mais pesado para o mesmo trabalho. É um entregável de segurança que também tem um custo operacional direto.
Categoria de equipamento de proteção individual: a classe de vestuário e equipamento resistente ao arco elétrico exigida para uma tarefa, selecionada a partir da energia incidente calculada de acordo com a NFPA 70E-2021.
Porque é importante: É um entregável de segurança e legal: a categoria determina o que a equipa de campo tem de vestir, o que consta da autorização de trabalho e se o trabalho exige desenergização. Decorre diretamente do cálculo de arco elétrico, pelo que tem de ser reprodutível para o nível de defeito a montante assumido.
Perguntas frequentes
- O que esta calculadora pode fazer?
- Informe a tensão do equipamento, o MVA de curto-circuito a montante, o valor nominal e a impedância do transformador, o tempo de atuação da proteção, a distância de trabalho, a folga entre eletrodos, a configuração dos eletrodos e o tipo de invólucro. A calculadora retorna a corrente de arco, a energia incidente, a fronteira de arco elétrico e a categoria de EPI, com gráficos de energia incidente versus distância de trabalho (contra o limiar de 1,2 cal/cm² sem EPI e o limite de 40 cal/cm²) e das categorias de EPI nos limiares da NFPA 70E-2021. Usos típicos: rotular painéis de manobra com uma fronteira de arco elétrico e uma categoria de EPI, e ver o que um tempo de atuação mais rápido proporciona na distância de trabalho. O método é o IEEE 1584-2018 e a categoria de EPI segue a NFPA 70E-2021, para CA trifásica de 208 V–15 kV.
- De onde vêm a corrente de curto-circuito e o tempo de atuação?
- A corrente de curto-circuito é obtida da base IEC 60909, e o tempo de atuação da proteção pode vir da biblioteca de curvas de coordenação de proteção ou do seu próprio valor. A energia incidente, a fronteira de arco elétrico e a categoria de EPI seguem então o modelo IEEE 1584-2018, com os limiares de categoria da NFPA 70E-2021 aplicados ao resultado.
- O que está fora da cobertura do método?
- CA trifásica de 208 V a 15 kV é a faixa coberta; sistemas monofásicos, tensões mais altas e CC estão fora da cobertura da norma. Para um sistema CC, aplica-se apenas a aproximação de engenharia da NFPA 70E Anexo D.5, e o resultado é claramente marcado como tal em vez de ser apresentado como um caso padrão.