APLICATIVO DE CÁLCULO PARA DETERMINAÇÃO DE
ENERGIA INCIDENTE
Autores:
JOSÉ EDUARDO CHAVES COSTA
JOSÉ NUNES DOS SANTOS JÚNIOR
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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.
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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;”
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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.”
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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.
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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”.
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.
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Item 5.2 – “Arcing Current” - O cálculo para determinação da corrente
de curto-circuito por 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

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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).

Energia incidente convertida da normalizada:
E = 4,184*Cf*En*(t/0,2)*(610x/Dx)






Onde:
E
Energia 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).

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






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Onde:
Db Distância de segurança (mm);
Cf É 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;
Eb Energia 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.
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INTRODUÇÃO
 O aplicativo objeto deste trabalho, foi criado em
ambiente de desenvolvimento Visual Studio, na
plataforma C#.
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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.
O Aplicativo
As Aplicações
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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.
A.P.R.E.
ANÁLISE PRELIMINAR DE RISCOS ELÉTRICOS
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Contatos:
José Eduardo Costa Chaves – Petrobras/UN-SEAL – Fone: (79)
32804062 – E-mail: [email protected]
José Nunes dos Santos Júnior – Petrobras/UN-SEAL – Fone: (79)
32804060 – E-mail: nunessantos@petrobras