3.3.1 CÁLCULO DA CORRENTE DE CURTO CIRCUITO
Conforme apresentado anteriormente, o nível da corrente de curto circuito é um fator determinante para o valor final da energia incidente, uma vez que são proporcionais. Para calcular a corrente de curto circuito do ponto em análise, ou seja, do lado secundário do transformador, torna-se necessário calcular inicialmente a corrente nominal do mesmo.
Segundo a Norma Brasileira (NBR) 5356 (1993), alínea 5.1.4.1 “O valor da corrente nominal é obtido dividindo-se a potência nominal do enrolamento pela sua tensão nominal e pelo fator de fase (1 para transformadores monofásicos e √3 para transformadores trifásicos).”. Sendo assim utilizou-se a Equação 11:
𝐼𝑁 = 𝑆 𝑉 × √3 =
500𝑘𝑉𝐴
380𝑉 × √3≈ 760𝐴 (11)
onde:
𝑆 = Potência nominal do transformador; 𝑉 = Tensão nominal do transformador; 𝐼𝑁 = Corrente nominal do transformador;
Para calcular a corrente máxima de curto circuito no transformador, utilizou-se o método de cálculo simplificado de curto circuito. Segundo Wirmond (2012), para este método de cálculo:
Despreza-se a impedância da concessionária e a impedância de AT que alimenta o transformador; despreza-se a impedância interna dos dispositivos de comando; desconsidera-se a contribuição de motores e geradores em funcionamento; o nível de curto-circuito é calculado pela falta trifásica simétrica (situação mais crítica); despreza-se a resistência de contato.
Esse tipo de dimensionamento tende a ser conservativo, ou seja, a favor da segurança e com um valor de corrente de curto-circuito (Icc) superior à realmente atingida. De acordo com Mamede Filho, quando se pretende obter simplificadamente a corrente de curto circuito simétrica nos terminais do transformador, basta aplicar a Equação 12:
𝐼𝑐𝑐 = 𝐼𝑁 𝑍%× 100 = 760𝐴 4% × 100 ≈ 19𝑘𝐴 (12) onde:
𝑍% = Impedância percentual do transformador; 𝐼𝑁 = Corrente nominal do transformador; 𝐼𝑐𝑐 = Corrente de curto circuito simplificada.
Para o valor da impedância do transformador, utilizou-se como base a Tabela 10. Tabela 10 - Impedância do transformador pela potência
Faixa de Potência (kVA) 𝒁%
112,5 < kVA < 150 3,0 150 < kVA < 350 3,5 350 < kVA < 630 4,0 630 < kVA < 1250 5,0 1250 < kVA < 3150 6,0 3150 < kVA < 6300 7,0 6300 < kVA < 12500 8,0
Fonte: Adaptado de Muniz, Figueiredo Junior, Verola (2014) 3.3.2 CÁLCULO DA ENERGIA INCIDENTE NORMALIZADA
Como descrito no tópico 2.3.3.2, a energia incidente normalizada é apenas um passo matemático intermediário que será utilizada para o cálculo da energia incidente final. Através da Equação 8, calculou-se essa energia.
log10𝐸𝑛 = −0,792 + (−0,113) + 1,081 × log1019 + 0,0011 × 80 𝐸𝑛 = 3,676 J/cm²
Os valores de cada item são de acordo com as características do local em análise, sendo assim:
• 𝐾1 = - 0,792 (barramento aberto) • 𝐾2 = - 0,113 (sistema aterrado); • 𝐼𝑎 = 𝐼𝑐𝑐 = 19 kA;
• 𝐺 = 80 mm (valor estimado).
3.3.3 CÁLCULO DA ENERGIA INCIDENTE E DA DISTÂNCIA SEGURA
Como apresentado no tópico 2.3.3.3, antes de determinar a energia incidente, é necessário determinar o tempo de atuação dos dispositivos de proteção ‘t’, a distância entre o
trabalhador e a fonte do arco elétrico ‘D’ e o espaçamento entre os condutores das três fases ‘x’. Sendo assim para obter-se os valores de ‘t’, ‘D’ e ‘x’, utilizou-se a Tabela 4, Tabela 5 e Tabela 6, respectivamente. Esses são valores típicos utilizados, ressalta-se que essas tabelas são transcritas diretamente da IEEE 1584.
De posse desses valores, aplicou-se a Equação 9, para obter o valor da energia incidente: 𝐸 = 1,5 × 3,676 × (0,05
0,2) × ( 6102
4552) 𝑬 = 𝟐, 𝟒𝟕 𝒄𝒂𝒍/𝒄𝒎²
• 𝐶𝑓 = Fator de tensão: 1,5 (tensão ≤ 1 kV, sendo 380 ≤ 1 kV); • 𝐸𝑛 = 3,676 J/cm².
Com o valor da energia incidente, pode-se calcular a distância segura de trabalho, para isso, utilizou-se a Equação 10:
𝐷𝐵 = [4,184 × 1,5 × 3,676 × (0,05 0,2) × ( 6102 1,2 )] 1 2 𝑫𝑩= 𝟏𝟑𝟑𝟕, 𝟑 𝒎𝒊𝒍í𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔
Mesmo possuindo um nível consideravelmente baixo de energia incidente, o uso de EPIs é indispensável. Através da Tabela 9 e do valor da energia incidente calculada conclui-se que que o local em análise possui risco leve, categoria de risco 1 e o ATPV mínimo requerido para o EPI é de 4 cal/cm².
Mediante ao Quadro 2 recomenda-se para a instalação em estudo, o uso de equipamentos de proteção como vestimenta resistente a arco elétrico, sendo elas, camisas e calças compridas ou macacão, protetor facial ou capuz carrasco, capacete, óculos de segurança, proteção auditiva, luvas de couro e sapato de segurança em couro.
3.4 DESENVOLVIMENTO DA INTERFACE GRÁFICA
Inicialmente pensava-se em desenvolver apenas uma rotina de programação, para o cálculo da energia incidente. Porém, com o intuito de elaborar uma plataforma interativa de cálculo, optou-se por desenvolver uma interface gráfica. Para o desenvolvimento da mesma, utilizou-se o software Matlab, através do aplicativo GUI (Graphical User Interface - Interface Gráfica de Usuário).
Há três modos de criar um aplicativo no Matlab, são eles (MATHWORKS, 2020): I - Converter um script em um aplicativo simples;
III - Criar um aplicativo por meio de programação.
Para a criação da plataforma interativa de cálculo, optou-se pelo modo II, ou seja, criar um aplicativo interativamente. Esse modo possibilita o desenvolvimento de uma interface através de uma programação orientada a objeto. Usando um ambiente de arrastar e soltar os componentes visuais para definir o design da interface gráfica com o usuário e fazendo as edições na programação para que a GUI se comporte de maneira correta. (MATHWORKS, 2020)
Esse modo permite que se alterne entre o design visual na tela e o código de desenvolvimento no editor Matlab. Sabe-se que os comandos, no Matlab, podem ser digitados na janela de comando e cada linha é então, processada imediatamente. Porém, podemos definir e executar uma sequência de comandos no editor do Matlab, ou seja, um programa. Neste caso, podemos criar arquivos de script. Esses arquivos podem conter qualquer comando do MatLab ou função definida pelo usuário. Com isso, esse modo de criar aplicativos só irá funcionar quando juntos um do outro, a programação e a GUI, já que os mesmos estão interligados.
Figura 18 – Interface para cálculo de arco elétrico
Então, a partir de dados da instalação fornecidos pelo usuário, a interface exibe as informações sobre a energia incidente a qual a instalação está susceptível, a categoria de risco e o risco ao qual os operadores estão expostos. Além disso apresenta o ATPV mínimo, as vestimentas e EPIs requeridos, bem como a distância segura de trabalho. A GUI pode ser vista na Figura 18 e a programação no APÊNDICE B – Programação em Matlab.
4 CONCLUSÃO
Sabe-se que em qualquer atividade trabalhista a segurança dos trabalhadores deve ser preservada. O arco elétrico e a energia incidente oriunda dele, vem acarretando muitos danos tanto para os trabalhadores quanto para as empresas, causando elevado número de acidentes, que muitas vezes são fatais. Partindo desse pressuposto e da preocupação em relação as atividades de manobras envolvendo eletricidade, é que surgiu o interesse pelo tema abordado nesse trabalho.
O principal objetivo relatado foi o estudo de caso em uma instalação real. Para alcançar esse objetivo, foi inicialmente realizado um levantamento bibliográfico em dissertações, artigos e livros com o intuito de aprofundar os conhecimentos relacionados ao arco elétrico. Posteriormente foi feito o estudo na instalação elétrica da UNIJUÍ - Campus Ijuí, com o propósito de analisar o nível de energia incidente, assim como, determinar a distância segura de trabalho.
Para determinar a energia incidente foram apresentadas várias metodologias de cálculo. Essas metodologias possuem limites de aplicação, onde depende da situação e das características do sistema. Dentre os métodos apresentados o uso da metodologia IEEE 1584 ocupa um lugar de destaque. O mesmo possui uma metodologia que amplia os limites de aplicação, sendo bastante utilizado no meio industrial.
Por fim, conclui-se que controlar os riscos relacionados à energia incidente, requer o maior número possível de informações, as mesmas precisam ser analisadas meticulosamente, para que os resultados obtidos sejam confiáveis e eficazes na mitigação dos riscos relacionados ao arco elétrico.