Ensaios em laboratório para Quadros Elétricos conforme IEC 61439-1/2

nov, 2018

Desde a publicação da NBR IEC 60439-1 em 2003, a obrigatoriedade da realização de Ensaios de Tipo em Quadros Elétricos é objeto de discussão em todos os segmentos da indústria. De início, a discussão se dava em torno das diferenças entre os conceitos de Conjunto Totalmente Testado (TTA) e Conjunto Parcialmente Testado (PTTA). Com a publicação da revisão da Norma em 2016 sob a identificação de NBR IEC 61439, publicada em duas partes, os conceitos TTA e PTTA foram extintos e uma série de pontos obscuros da versão anterior foram esclarecidos.

No entanto, para permitir um tempo de adequação aos usuários, a IEC 60439-1 continuará válida até dezembro de 2021, o que não impede a adequação e atendimento à versão mais atual, que também é válida. Mas quais são as diferenças entre as duas versões?

Exceto pela série de ensaios de Resistência dos materiais e das partes (10.2), que já eram tratados na NBR IEC 62208 – Invólucros vazios destinados a conjunto de manobra e controle de baixa tensão, publicada em 2013 (ou seja: já deveria ser prática habitual do mercado o cumprimento desta Norma), nenhum novo ensaio de laboratório foi acrescentado. Os ensaios dos limites de elevação de temperatura (10.10) se tornaram mais complexos não pela mudança na forma como o teste é realizado ou nos parâmetros que devem ser atendidos, mas sim pelas variantes possíveis de montagem e a consideração de fatores relacionados à situação real em que um Quadro Elétrico é posto em funcionamento, antes parcialmente ignorados. A verificação da compatibilidade eletromagnética (EMC), por exemplo, apesar de não aparecer na IEC 60439-1 Tabela 7 – Lista de verificações e de ensaios a serem realizados em TTA e PTTA, é abordada em 7.10, tendo os mesmos critérios apresentados na parte 10.12 da IEC 61439.

Conjunto Sieltt submetido ao teste de elevação de temperatura no barramento principal

Porém, os critérios de extrapolação (verificação por comparação ou avaliação) são muito melhor abordados na Norma revisada, bem como algumas nomenclaturas e atribuições de responsabilidades das partes envolvidas no fornecimento. Os ensaios de rotina e a documentação que devem ser apresentadas junto ao Conjunto também sofreram alterações e se tornaram mais criteriosas, bem como a seleção e instalação de componentes no Conjunto.

Ou seja: um produto testado conforma a IEC 60439-1 não deverá sofrer alteração alguma para atender à IEC 61439-1/2. A grande mudança está mais muito mais na conscientização em torno da aplicação do Conjunto no mundo real, indo desde o método de comercialização em Kits até a o fator de utilização e simultaneidade das unidades funcionais (elevação de temperatura).

 A solução testada

O produto objeto das verificações e ensaios de tipo abordados nesse artigo trata-se do SIELTT, um Conjunto de Manobra e Comando de Potência, cuja definição dada pela Norma IEC 61439-2 é a seguinte:

“3.1.101 conjunto de manobra e comando de potência

CONJUNTO  MCP

Conjunto de manobra e comando de baixa tensão utilizado para distribuir e comandar a energia para todos os tipos de cargas e destinado a aplicações industriais, comerciais e similares, onde a operação por pessoas comuns não é prevista”

 

O Sieltt é um produto da KitFrame, “organização que realizou o projeto original e a verificação associada de um CONJUNTO conforme a Norma pertinente” (definição de fabricante original dada em 3.10.1). No entanto, apesar de fazer às vezes de fabricante original e também de montador ao conceber e testar o Conjunto, a KitFrame comercializa somente o que a Norma define como Sistema do Conjunto (Assembly System): “gama completa de componentes elétricos e mecânicos (invólucros, barramentos, unidades funcionais etc.), conforme definido pelo fabricante original, que podem ser montados de acordo com as instruções do fabricante original para produzir diferentes CONJUNTOS” (3.1.2).

Esse tipo de negócio, onde o fabricante original disponibiliza soluções em kits para uma segunda parte, já é uma prática usual desde a versão anterior da Norma, que apesar de prever essa possibilidade (IEC 60439-1, 2.1.1: “certas operações de montagem podem ocorrer fora da fábrica do produtor do TTA”), não atribuía as diferenças e responsabilidades com clareza, e tratava o assunto em pontos dispersos na Norma como na especificação da placa de identificação “O fabricante é considerado como sendo a organização que tem a responsabilidade pelo CONJUNTO completo” (IEC 60439-1 – 5.1a). Na Norma revisada, além do fabricante original, as partes são muito bem definidas, refletindo as diversas formas como o mercado trabalha:

3.10.2 montador do CONJUNTO

organização que assume a responsabilidade pelo CONJUNTO completo

NOTA – O montador do CONJUNTO pode ser uma organização diferente do fabricante original

A verificação de projeto

A IEC 61439-1 traz, em seu anexo D, uma tabela com 13 verificações de projeto a realizar. Para cada uma dessas verificações podem existir até três métodos equivalentes, e a escolha do método é realizada pelo fabricante original. Vale ressaltar, no entanto, que das 13 verificações, somente para três delas não é prevista a possibilidade de Ensaios de Verificação (ensaios de tipo). Para as outras 10 verificações é prevista a realização de ensaios, sendo que a verificação por comparação ou avaliação, quando possível, é feita a partir de um projeto ensaiado. Em algumas situações, a Norma também define os valores para os quais é dispensada a realização de ensaios (circuitos com menos de 10 kA, por exemplo, previsto na parte 10.11.2). No entanto, como o objetivo deste artigo é apresentar as verificações previstas na Norma, bem como os ensaios realizados, iremos mostrar a seguir cada uma das verificações realizadas na sequência em que são apresentadas no anexo D, com a referência entre parênteses da seção ou subseção onde aparece na Norma.

 1 – Resistência dos materiais e das partes (10.2)

Se a revisão da Norma buscou esclarecer partes obscuras e denominações confusas utilizadas na versão anterior, podemos dizer que uma novidade de fato é apresentada logo na primeira série de verificações a ser realizada no Conjunto, parte dos Requisitos de Construção, e que assegura as capacidades mecânicas, elétricas e térmicas dos materiais utilizados na montagem do Conjunto

10.2.2 – Resistência à corrosão

10.2.3 – Propriedades dos materiais isolantes

10.2.3.1 – Estabilidade térmica

10.2.3.2 – Resistência dos materiais isolantes ao calor anormal e ao fogo devido aos efeitos elétricos internos

10.2.4 – Resistência à radiação ultravioleta (UV)

10.2.5 – Içamento

10.2.6 – Impacto Mecânico

10.2.7 – Marcações

São previstos ensaios específicos para cada uma dessas verificações, sendo que duas delas podem ser feitas também por avaliação, que consiste no fornecimento das informações provenientes do fabricante dos materiais isolantes no caso do item 10.2.3.2, e caso o fabricante original declare que o painel não é destinado para uso ao tempo, é dispensado o ensaio de verificação da Resistência à radiação ultravioleta. Todos os demais itens devem, obrigatoriamente, ser verificados por ensaios.

No caso da utilização de um Invólucro vazio (Sistema de Armários) fabricado e testado conforme a ABNT NBR IEC 62208, os ensaios de tipo realizados de acordo com essa Norma também atendem os exigidos em 10.2.

2 – Grau de Proteção dos Conjuntos (10.3)

A classificação e a metodologia de testes que definem o grau de proteção de um Conjunto são dadas pela Norma IEC 60529 e têm por objetivo verificar a “proteção contra contato com partes vivas, contra a penetração de corpos sólidos estranhos e água (NBR IEC 61439-1: 8.2.2)”.

O menor grau de proteção exigido para o Invólucro de um Conjunto fechado é IP2X, ou seja: protegido contra ingresso de objetos sólidos de até 12,5 mm, contra contato direto (dedo) de uma pessoa e não protegido contra água.

As separações internas são consideradas parte do Invólucro e devem possuir grau de proteção mínimo IPXXB. Essa letra adicional se refere ao acesso às partes perigosas e tem o mesmo método de testes com o dedo de prova para IP2X, mostrado na figura 1. Ou seja, “o grau de proteção IP2X abrange o grau de proteção IPXXB (IEC 61439-2: 8.101)”. Uma letra adicional se faz necessária quando a proteção real contra o acesso às partes perigosas for superior à indicada pelo primeiro numeral característico ou se somente a proteção contra o acesso às partes perigosas for indicada, então o primeiro numeral característico é substituído por um “X” (IEC 60529: 7c e d).

De fato, essas foram as primeiras verificações feitas no Conjunto testado pela KitFrame, onde foram necessárias 2 modificações: criação de barreiras na alimentação do disjuntor caixa aberta, de maneira a separar as barras de entrada e saída do disjuntor, caracterizando a forma de separação 4B, e substituição de uma bandeja divisória com abertura de 14 mm na parte traseira (maior que os 12 mm previstos em IPXXB). Caso déssemos início aos testes sem realizar essas modificações, o painel seria considerado forma de separação 1; com isso, tivemos o atraso de quase 2 semanas para início dos testes até que essas modificações fossem realizadas.

No relatório de testes final consta forma de separação 4B (IPXXB) e grau de proteção IP42.

3.10.3 usuário

Parte que especifica, compra, utiliza e/ou manuseia o CONJUNTO, ou toda pessoa agindo em seu nome

Importante ressaltar o papel do usuário, que além de surgir na definição dada na parte 1, também ganhou um guia específico na parte 0 da série 61439, publicado em 2017, “Diretrizes para especificação dos conjuntos”. Cabe ao usuário definir requisitos básicos do CONJUNTO, pois não existe um “padrão” para quaisquer dos itens abordados na Norma como muitas vezes é solicitado no  momento do orçamento de um Conjunto.

3 – Distâncias de Isolamento no ar e distâncias de escoamento (10.4)

Isolamento no Ar

Este verificação é destinada a assegurar a coordenação  do isolamento na instalação, garantindo que a tensão nominal de impulso suportável (Uimp) seja alcançada.

O anexo G da IEC 61439-1 fornece exemplos de correspondência entre as tensões nominais do sistema de alimentação e a correspondente tensão suportável nominal de impulso. O Conjunto Testado possui tensão nominal de 480 V, com isso, para categoria de sobretensão IV o valor de Uimp é 8 kV, que exige uma distância mínima de isolamento no ar de 8 mm (valor definido na tabela 1 da IEC 61439-1).

Interessante notar que devem ser observados os valores dos componentes instalados. No caso testado, apesar de obedecidas as distâncias exigidas, o limite da grande maioria dos fabricantes de disjuntor-motor (MPCB) é de 6 kV. Por isso, no relatório de teste foi apresentada uma tabela com valores diferentes para barramentos e tipos de gaveta, conforme mostrado abaixo:

Distância de escoamento

As distâncias de escoamento foram verificadas com base na tensão de isolamento Ui, grau de poluição 3 e grupo de material IIIa, este último valor classificado conforme índice de resistência a trilhamento (CTI) dos materiais utilizados nos componentes e isoladores.

Da mesma forma como ocorreu com valores diferentes de Uimp de acordo com os componentes utilizados, diferentes valores de Ui foram considerados tendo por referência os limites dos componentes. Neste caso, foi adotado Ui = 1000 V para os barramentos, Ui=690 para disjuntores caixa moldada (MCCB) e Ui = 500 V para disjuntores motor (MPCB).

 5- Proteção contra choque elétrico e integridade dos circuitos de proteção (10.5)

São duas as verificações para este item:

– 10.5.2 – Continuidade efetiva do circuito de aterramento entre as partes condutivas expostas do CONJUNTO e o circuito de proteção

De maneira bastante objetiva, este ensaio serve para verificar se o aterramento das partes condutivas expostas (fechamentos do Invólucro: portas, teto, tampas laterais etc.) estão bem realizados. O ensaio é feito injetando uma corrente de 10 A (c.a. ou c.c.). Essa corrente é passada entre as partes condutivas expostas e um ponto de aterramento (borne para condutor de proteção externo). A resistência não pode exceder 0,1 ohms.

– 10.5.3 – Suportabilidade aos curtos-circuitos do circuito de proteção

Os 3 métodos de verificação são admitidos para este item: ensaio, comparação e avaliação. No entanto, o mesmo critério utilizado quando se falava em “parcialmente testado” na versão anterior da norma é válido para esta verificação: a comparação deve ser feita com um projeto ensaiado, e atender todos os itens da lista de controle da tabela 13, onde, de maneira resumida:

  • as características verificadas devem ser inferiores ou iguais àquelas ensaiadas;

  • as dimensões e distâncias dos condutores devem ser maiores ou iguais;

  • devem ser mantidas as demais características mecânicas.

A verificação por avaliação é feita através de cálculos e deve obedecer as orientações dadas no anexo P, também com base nas disposições de um Conjunto ensaiado e calculado conforme IEC 60865.

No caso do Conjunto testado pela KitFrame, a verificação foi feita por ensaio conforme 10.11.5.6, tendo atingido 80 kA de pico durante 0,1s e considerado aprovado.

Interessante destacar que este teste mostrou uma pequena falha no projeto, devido a uma falha em dois parafusos M6 utilizados para fixação da barra terra na estrutura do armário. Este tipo de fixação é feita com parafuso auto-atarraxante, e como foram desparafusados para conexão com o transformador do laboratório, ao parafusar novamente a rosca havia sido danificada, e a conexão não foi bem realizada. Com isso, os parafusos queimaram e danificaram bastante a estrutura e fechamentos próximos. No entanto, após o teste realizado foi verificado que a barra continua bem fixada ao longo do Conjunto, e o teste de continuidade realizado foi considerado aprovado com resistência medida de 185 μΩ. Para evitar este tipo de situação, as demais montagens do Conjunto Sieltt serão feitas com mais pontos de fixação e utilização de porcas gaiola, caracterizando dessa forma uma verificação feita por comparação com um Conjunto testado.

 

6 – Integração dos dispositivos de manobra e dos componentes (10.6)

Este item, bem como os outros dois itens a seguir, são verificados somente por avaliação e devem ser confirmados pelo fabricante original por inspeção. Ou seja: não é uma verificação por ensaio de tipo. Todos os componentes montados no Conjunto devem ser selecionados conforme instruções do fabricante original, e devem ser observadas as características construtivas, bem como as instruções de montagem do fabricante dos componentes

 

7 – Circuitos elétricos internos e conexões (10.7)

Apesar de não ser objeto de ensaio, nesta verificação é tratada a seleção e instalação de cabos e barramentos dentro do Conjunto. Neste item, assim como no grau de proteção, tivemos de fazer alterações antes mesmo do início da realização dos testes em si. Mas antes de falar nisso, cabe aqui uma reflexão sobre a relação entre o fabricante original e o laboratório que realiza os ensaios.

Não é dada na Norma definição alguma sobre a empresa que realiza os Ensaios de Verificação. A única atribuição é que a responsabilidade pelo projeto e pela verificação associada (ensaios) do Conjunto é de responsabilidade do fabricante original. No entanto, quais as exigências para um laboratório realizar os ensaios? Que tipo de documento o laboratório deve entregar? No que consiste um relatório de testes?

Quando da contratação do laboratório, o critério da KitFrame foi encontrar um laboratório realmente especializado em Quadros Elétricos, que pudesse realizar a verificação completa do Conjunto e que tivesse também a possibilidade de, além do Relatório de Testes, ser auditado para uma certificação de terceira parte; no caso aqui abordado, essa terceira parte seria a ASTA, parte do grupo Intertek.

Dessa forma, obedecidos os critérios da Norma, receberíamos um documento com “aprovação” do produto, e não somente dizendo que os testes foram realizados. Isso pode parecer estranho num primeiro momento, mas fato é que muitas empresas simplesmente submetem os produtos aos ensaios, recebem um relatório com valores obtidos e nem sempre estes valores estão de acordo com a Norma, ou mesmo as exigências da Norma foram obedecidas. Isso não quer dizer que o relatório está incorreto ou que a empresa esteja agindo de má-fé. O que acontece é que, conforme definição da Norma, o fabricante original é o responsável pelas verificações.

Quando afirmamos no início deste tópico que uma reflexão sobre a relação do laboratório com o fabricante original seria importante, é justamente neste sentido: num processo de certificação (uma terceira parte dizer que o produto está aprovado), o órgão certificador faz também o papel de fabricante original, pois cabe a ele validar se as verificações feitas por avaliação estão cumpridas. Isso não é uma exigência da Norma, mas serve para garantir a qualidade do produto final. É neste ponto que entra a avaliação dos circuitos elétricos.

Conforme dito no início, a verificação acerca dos circuitos elétricos não é feita por ensaio. Ou seja, o fabricante original avalia se as exigências estão cumpridas e, então, o produto pode ser entregue ao usuário ou montador. Essa avaliação deve ser feita conforme critérios da Norma, para isso, na seção 8.6.4, é indicada a tabela 4 com os “requisitos para seleção e instalação de condutor”. Para “Condutores nus ou condutores de único núcleo com isolação básica, por exemplo, cabos conforme a IEC 60227-3” é exigido como requisito que “o contato mútuo ou o contato com as partes condutoras deve ser evitado, por exemplo, pelo uso de espaçadores”.

O sistema de gavetas extraíveis Drawex utilizado no conjunto Sieltt possui como grande vantagem e diferencial um sistema de garras deslizantes onde a conexão com o barramento de distribuição (posição conectada) é feita sem movimentação da gaveta, permitindo o uso de barras de cobre para ligação entre o disjuntor e a garra. Numa das montagens realizadas, por ser um trecho muito curto, não foi utilizado espaçador entre as barras, o que não cumpria os requisitos da Norma.

Assim que essa avaliação foi feita, o laboratório nos orientou a instalar os espaçadores para que fosse cumprido o exigido na tabela 4, dessa forma atendendo o exigido na Norma. Não se tratava de um ensaio de tipo, mas como o objetivo era obter aprovação de acordo com a Norma, o laboratório fez essa exigência. Após instalados os espaçadores, este item foi considerado aprovado. Obviamente, todas as verificações de elevação de temperatura e suportabilidade aos curtos-circuitos foram feitas por ensaios nestes mesmos barramentos.

 

8 – Bornes para condutores externos (10.8)

O objetivo dessa verificação é garantir que a instalação do Conjunto (entrada e saída de cabos) seja feita de forma que se mantenham as proteções contra contato e grau de proteção do CONJUNTO. Para isso, o Anexo A da Norma, que possui caráter normativo, apresenta uma tabela com bitolas mínimas e máximas para condutores de acordo com a corrente nominal declarada. Isso serve para evitar aquela situação bastante usual onde prevalece a preocupação com a instalação dos componentes dentro do Conjunto, e são ignoradas as necessidades de instalação do Conjunto (entrada e saída de condutores no compartimento de cabos, por exemplo).

9 – Propriedades Dielétricas (10.9)

Esta verificação tem por objetivo garantir a integridade da isolação sólida e suportabilidade as sobretensões transitórias. Nenhuma descarga disruptiva pode ocorrer (formação de arco, perfuração de dialétrico sólido etc. Ver 3.6.17 da IEC 61439).

10.9.2 – Tensão suportável à freqüência industrial

A verificação da tensão suportável à frequência industrial é realizada submetendo-se o Conjunto durante 5 segundos a um teste de alta voltagem com uma tensão máxima de teste de 2200 Vac para Ui = 1000 Vac (barramentos principais), e 1890 para Ui = 690 Vac (unidades funcionais).

10.9.3 – Tensão de suportabilidade aos impulsos

O conjunto foi testado para uma Tensão de suportabilidade aos impulsos nominal de até 8 kV. A tensão de teste foi de até 9,8 kV 1,2/50 μs ao nível do mar. A tensão de impulso de teste foi aplicada cinco vezes para cada polaridade em intervalos de 1 segundo nas conexões prescritas.

10 – Verificação da Elevação de Temperatura (10.10)

A verificação dos limites de elevação de temperatura foi o item que mais sofreu incrementos e esclarecimentos quando comparado com a versão anterior. Basicamente, o teste ainda é feito da mesma forma: fazer circular corrente e verificar os limites de temperatura apresentados pela Norma e/ou limitados pelos materiais utilizados. Os valores apresentados como limites na tabela 6 da IEC 61439-1 são basicamente os mesmos da tabela 2 da IEC 60439-1. No entanto, na Norma revisada aparecem uma série de notas e observações no rodapé da tabela 6, esclarecendo pontos obscuros da versão anterior. Para Barramentos e Condutores, por exemplo, ambas as tabelas indicam os mesmos 5 pontos que devem ser considerados ao estabelecer o valor da elevação da temperatura, que devem ser limitados:

–  pela resistência mecânica do material condutor;

–  por possível efeito sobre o equipamento adjacente;

–  pela temperatura limite admissível dos materiais isolantes em contato com o condutor;

–  pelo efeito da temperatura do condutor sobre os dispositivos conectados a ele;

–  pelos contatos de encaixe, pela natureza e pelo tratamento da superfície do material de contato

 (Obs.: há pequena variações de textos entre as diferentes versões da Norma em português, mas o sentido é o mesmo e optamos por seguir o texto da IEC 61439)

 No entanto, na versão atual é acrescentada uma nota para “resistência mecânica do material condutor”: g) Assumindo que todos os outros critérios listados são satisfeitos, a elevação de temperatura máxima de 105K para barramentos e condutores de cobre nus não pode ser excedida.

O texto das duas normas permaneceu o mesmo, porém o valor de 105K foi acrescentado como nota de rodapé na tabela da versão mais atual.

Os 3 métodos de verificação são admitidos para esta verificação: ensaio, comparação e avaliação, porém as possibilidades e limites de cada uma das verificações são muito bem explicadas, e demonstradas através da figura O.1. Não é objetivo deste artigo explorar todas essas possibilidades de verificações, mas sim descrever como foram realizados os testes do Conjunto aqui abordado, como segue:

– 10.10.2.3.7 – Verificação separada de cada unidade funcional individual do barramento principal, do barramento de distribuição e do CONJUNTO completo

Quando foi tomada a decisão de testar o Conjunto SIELTT com o novo sistema de barramento BusFrame e com componentes ABB de acordo com a IEC 61439 (anteriormente os ensaios foram realizados com componentes Schneider e Siemens e conforme IEC 60439), a primeira dificuldade foi em encontrar um laboratório no Brasil capaz de realizar os ensaios. A Norma havia acabado de ser publicada no Brasil e os laboratórios contatados apontaram como dificuldade a realização dos ensaios de temperatura em função da necessidade de diversas fontes de alimentação.

Ao orçar em laboratórios de outros países, foi percebida uma grande diferença de valores entre os que consideravam os ensaios, conforme 10.10.2.3.5 (verificação do Conjunto Completo) e 10.10.2.3.7 (verificação das unidades funcionais, barras e conjunto). Na IEC 60439, essa diferenciação não existia, e geralmente era feita somente a verificação do Conjunto completo, com uma fonte de alimentação e resistências de dissipação equivalente em cada unidade funcional. No ensaio realizado, é necessária a verificação individual de cada unidade funcional com os barramentos carregados com corrente nominal, dos barramentos individualmente e do Conjunto completo, o que exige um tempo e um trabalho enormes. Este não chega a ser um teste que apresente grandes surpresas (exceto no que se refere a campo eletromagnético), mas é o que toma mais tempo de laboratório – no caso apresentado, estamos falando de mais de 2 meses em laboratório. Em um dos testes realizados, o de Conjunto completo com 1 coluna de gavetas extraíveis totalmente carregadas e alimentadas pelo disjuntor de entrada, foi necessária a instalação de 160 termopares em diversas partes do Conjunto.

Sem falar que também foram realizados testes de gavetas extraíveis com Drives, que apesar da corrente baixa, exigem muito mais cuidados com dissipação de calor do que um disjuntor de 5000 A.

Barra de distribuição da Coluna B

 

Gaveta extraível (unidade funcional individual)

 

Conjunto completo, Entrada + coluna C

11 – Suportabilidade aos curtos-circuitos (10.11)

Durante muito tempo se falava que “TTA” era um painel que passou por um ensaio destrutivo. Na verdade, tudo estando aprovado, nenhum dos ensaios é de fato destrutivo, mas uma falha apresentada no ensaio de curto circuito pode sim destruir todo o Conjunto.

Assim que o painel entra para fazer este ensaio, literalmente é iniciada a contagem de um tempo contratado para a realização do ensaio. Geralmente não se trata de um teste investigativo, onde é possível ajustar valores com facilidade como no caso da verificação da elevação de temperatura. Se no primeiro “tiro” de curto-circuito seu Conjunto falhar drasticamente, você irá pagar pelo teste completo e irá para casa sem a aprovação. É possível que ocorram falhas, mas elas precisam ser corrigidas dentro do tempo contratado e os testes deverão ser repetidos.

O objetivo deste ensaio é garantir que, na ocorrência de um curto circuito, as barras e isoladores não sofram nenhum dano permanente e, com isso, não permitam a formação de um arco elétrico. Durante o ensaio, o fluxo de corrente tende ao infinito, gerando um campo eletromagnético que causa um esforço nas barras de acordo com o sentido do fluxo da corrente (atração e repulsão). Esse tendência a se movimentar, numa situação de falha, faz com que as barras se aproximem de tal forma que permita a formação de um arco elétrico.

Apesar de diretamente relacionados, curto-circuito e arco-elétrico são fenômenos distintos. Pode-se dizer que todo o objetivo da IEC 61439 consiste em evitar a formação e a propagação de um arco elétrico (se uma falha ocorre na isolação de um condutor (10.9), ou no estresse causado por elevação de temperatura (10.10), por exemplo, também pode permitir a formação de um arco elétrico). A suportabilidade aos esforços do curto-circuito entre fases é somente a situação mais emblemática da possibilidade da formação de um arco elétrico.

No caso testado, o barramento principal do Conjunto consiste num design totalmente inovador, jamais testado anteriormente. Trata-se de um barramento tubular perfilado e com aba de montagem. O processo de perfilamento consiste numa sequência de dobras de uma chapa com espessura de 2 mm, que possui uma configuração geométrica que o torna extremamente rígido, com um perímetro maior e com isso melhor aproveitamento do efeito pelicular (densidade de corrente) e térmico (troca de calor).

Por se tratar de um produto inovador, mesmo durante os testes de curto-circuito tivemos de fazer alguns testes investigativos, que servirão para ilustrar o que ocorre durante o ensaio, e a importância de uma solução testada:

Situação reprovada – isolador quebrado durante os testes
Situação aprovada – instalação de mais 2 isoladores flutuantes travados com trilho C em inox, sem danos aos isoladores ou suportes

A primeira situação tinha sido submetida a um teste de 50 kA/1s, tendo sido aprovada, porém não passou no segundo teste de 65 kA (isolador estourado, mostrado no detalhe). Tomadas as medidas corretivas, a segunda situação foi aprovada com 80 kA.

Como se vê na situação reprovada, não houve danos maiores (arco elétrico de grandes proporções), pois a falha ocorreu com a aplicação da metade da corrente de pico Ipk; ou seja: o teste foi “programado” para ter um tempo e energia menores, de modo que se pudesse justamente verificar a resistência mecânica do sistema de barramento. Se o teste continuasse e fosse realizado com 1s, depois de “estourado” o isolador, essa barra iria se aproximar da outra e formaria um arco elétrico de proporções gigantescas, provavelmente inutilizando todo o Conjunto. Ocorrida a falha, as barras e isoladores foram substituídos e testados novamente.

Essa situação de uma falha causada por arco elétrico é objeto de uma outra Norma, a IEC 61641, cujos testes serão realizados pela KitFrame no início de 2019 e tem por objetivo verificar critérios de segurança de pessoas (os efeitos do arco não tragam risco para quem está próximo ao Conjunto) e continuidade de serviço (o arco não se “espalha” pelo Conjunto, limitando-se ao local onde foi formado). Outra abordagem do problema do arco também é feita na atuação de sistemas de proteção (detecção do arco), interrompendo o arco ainda no início da corrente de pico, conforme fizemos no teste.

12 – Compatibilidade Eletromagnética (10.12)

Por não incorporar circuitos eletrônicos, a verificação por ensaio não é requerida para esta verificação. O Conjunto é para ambiente A (área industrial), os componentes instalados estão de acordo com as Normas pertinentes e a instalação dos mesmos segue a orientação dos fabricantes para este ambiente.

Na versão anterior da Norma, esse tópico é abordado na seção 7.10, cujos critérios e nomenclaturas foram mantidas na versão atual.

13 – Funcionamento mecânico (10.13)

Esta verificação não deve ser realizada em dispositivos (exemplo: disjuntor extraível), que devem ser submetidos aos ensaios conforme Norma pertinente. As partes que precisam de verificação (gavetas extraíveis, portas, intertravamentos etc.) devem ser submetidas a 200 ciclos de manobra, e após o ensaios devem permanecer funcionais e operadas com o mesmo esforço aplicado no início dos testes. Na versão anterior da Norma eram exigidos 50 ciclos.

Conclusão

Ao obter a aprovação de acordo com a Norma mais atual, a KitFrame abre novas possibilidades de negócios também fora do País, onde a IEC 61439 foi publicada em 2011, estabelecendo um novo patamar de qualidade e avanço tecnológico para uma empresa 100% brasileira, pois o novo sistema de barramento testado, além de totalmente inovador, apresenta uma série de vantagens com relação ao uso de material e facilidade de montagem. Testado e certificado fora do País, o Conjunto  SIELTT se coloca ao lado de soluções de grandes multinacionais fabricantes de componentes, apresentando aos montadores de painéis uma solução de nível internacional, com vantagens técnicas e econômicas inigualáveis.


*Fabricio Gonçalves Costa Pinto é gerente de produtos na KitFrame

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