A importância do nível de proteção dos Dispositivos de Proteção contra Surtos – Parte I

Uma situação, infelizmente comum, é encontrarmos instalações supostamente protegidas por um Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS) que nunca apresentou um problema, mas os equipamentos por ele protegidos são sempre danificados por sobretensões transitórias. Isto acontece porque o DPS foi especificado apenas pela corrente de surto, sem levar em conta o seu nível de proteção (Up).

O importante para o equipamento é a diferença de potencial em seus terminais e não a corrente de surto, pois esta corrente será conduzida através do DPS e não pelo equipamento. Ao especificar a corrente de surto, o projetista está assegurando a integridade do próprio DPS, mas para garantir a segurança do equipamento, objetivo da proteção, é necessário que a diferença de potencial nos terminais do equipamento, que está em paralelo com o DPS, não seja superior àquela admissível por ele, o próprio equipamento.

Pelo que vimos acima, fica claro que a especificação do DPS começa pela análise das características da instalação que devemos proteger e o conjunto de equipamentos que dela fazem parte. O parâmetro que determinará a falha, permanente ou temporária, de um equipamento eletrônico frente a um surto de tensão é a sua suportabilidade às sobretensões temporárias. Justamente este ponto normalmente não é levado em consideração na especificação dos Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS).

Todo equipamento eletrônico suporta elevações de tensão nos seus terminais por um determinado intervalo de tempo. A função dos DPSs é evitar que esta elevação de tensão supere este valor.

As sobretensões transitórias tem uma duração limitada. Devido às suas características, independente de qualquer intervenção, a diferença de potencial nos terminais dos equipamentos irá se reduzir após o final do evento. A função da proteção contra surtos não é impedir a ocorrência de sobretensões, e sim limitá-las a valores que não danifiquem os equipamentos eletroeletrônicos.

A especificação do nível de proteção do DPS deve considerar a suportabilidade do equipamento que deve ser protegido. Quanto mais baixo o nível de proteção do DPS mais eficaz ele será.

Como vimos em outros artigos aqui publicados, o DPS atua tornando-se uma chave fechada, com baixa impedância mas que não será zero. A intensidade da corrente de surto conduzida pelo DPS, multiplicada pelo valor da sua impedância, fornece a tensão residual do protetor durante a sua atuação. O valor máximo da tensão residual ocorre quando o DPS conduz a máxima corrente de surto possível, acima da qual o DPS será danificado. Este valor máximo da tensão residual corresponde ao nível de proteção do DPS e será o maior valor de tensão possível no ponto da instalação onde o DPS estará instalado.

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Figura 1: O DPS e o equipamento estão em paralelo, e a diferença de potencial nos seus terminais será a mesma.

A suportabilidade está relacionada à capacidade dos equipamentos eletroeletrônicos em admitir aumentos de tensão em seus terminais.

A evolução tecnológica tem levado ao fornecimento de equipamentos com maior sensibilidade às variações de tensão e corrente. Existe um limite de tensão que se ultrapassado danificaria o isolamento dos dispositivos e comprometeria o seu funcionamento. A presença de semicondutores ocorre hoje não só em equipamentos de tecnologia da informação (ETIs), mas também em equipamentos de potência, tornando todos os dispositivos eletroeletrônicos cada vez mais vulneráveis aos surtos de tensão.

Para evitar que a especificação de um DPS dependa do conhecimento dos dados de cada aparelho eletrônico existente, o que seria muito difícil, padronizou-se que os equipamentos devam possuir uma suportabilidade mínima em função da sua aplicação e, principalmente, do ponto da instalação onde normalmente ele deve estar.

A norma ABNT NBR 5410-2005¹ apresenta em seu item 5.4.2.3 os critérios para a seleção dos componentes da instalação seguindo o critério da suportabilidade às sobretensões transitórias. A nota que acompanha este item define tensão de impulso suportável como o valor da sobretensão transitória que o isolamento de um produto elétrico pode suportar sem que este isolamento seja danificado, comprometendo as suas características isolantes. Segundo a mesma nota o responsável pela informação sobre este valor é o fabricante deste produto, que deve assegurar que a tensão de impulso suportável do seu produto não seja inferior às normas específicas destes produtos.

A tabela 31 da NBR5419-2005/2008 apresenta 4 categorias de suportabilidade em ordem crescente (I, II, III e IV):

Os produtos com suportabilidade a impulsos categoria I são determinados para ser conectados à instalação elétrica fixa da edificação. São basicamente equipamentos eletroeletrônicos como aparelhos eletrodomésticos, aparelhos eletro-profissionais e ferramentas portáteis.

Os produtos com suportabilidade a impulsos categoria II também são normalmente conectados a uma instalação fixa de edificação, mas possuem alguma proteção específica, geralmente externa ao equipamento e instalada em algum ponto da instalação fixa ou entre a instalação fixa e o produto, limitando as sobretensões transitórias a um nível especificado.

Os produtos com suportabilidade a impulsos categoria III são componentes da própria instalação, como quadros, disjuntores, interruptores. Estes elementos fazem parte da infraestrutura da instalação. Também estão nesta categoria equipamentos elétricos de uso industrial, conectados de forma permanente às instalações como motores elétricos.

Os produtos com maior suportabilidade estão na categoria IV e são aqueles utilizados na entrada da instalação ou próximo da entrada, a montante do quadro de distribuição principal como, por exemplo, os medidores de energia, dispositivos gerais de seccionamento e proteção e outros itens usados tipicamente na interface da instalação elétrica com a rede pública de distribuição.

Desta forma especificar o DPS pelo seu nível de proteção é muito simples, porque nos baseamos no tipo do DPS associando ele ao local onde estará. Assim cada ponto da instalação tem sua suportabilidade específica onde caberá ao respectivo DPS limitar as sobretensões as sobretensões a este valor.

Imagem1No nosso próximo artigo continuaremos a discutir este tema.

 

*1 – ABNT NBR 5410-2004 Versão corrigida 2008. Instalações elétricas de baixa tensão

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