Seletividade em sistemas elétricos

Seletividade de dispositivos de proteção

 

 A capacidade de curto circuito dos disjuntores de proteção nem sempre consta dos projetos elétricos que manuseamos diariamente, ou por desconhecimento dos seus autores, ou mesmo por negligência com relação ao assunto, resultando em instalações falhas e muito perigosas, mantendo, para piorar, uma total "aparência" de que são corretas.
   A capacidade de interrupção de um disjuntor representa o valor máximo da corrente de curto circuito (Icc) que o fabricante do disjuntor assegura que o mesmo pode suportar sem sofrer avarias. Se tais valores forem superados na ocorrência de um curto circuito, o respectivo disjuntor de proteção, ao invés de manter a integridade da instalação, poderá aumentar os danos físicos e conseqüentemente as despesas com o conserto dos estragos ocorridos. Resumindo: o disjuntor poderá colar seus terminais mantendo  a destruidora corrente de curto circuito ou, até mesmo, "explodir".

    -Ah! Isto para mim não quer dizer nada, pois eu só especifico e compro disjuntores da marca "X" que é uma das melhores do mercado. Com certeza estou protegido!! 

Ah, cara pálida, você estar errado!!!  Você já percebeu que existem disjuntores de mesma corrente nominal com diversas capacidades de interrupção, dimensões iguais (ou não) e diversos preços, de um mesmo fabricante? Ah! Você só especifica e compra o "mais barato"?

Pois então repare:
 

        A título de exemplo vamos considerar os seguintes disjuntores da GE padrão NEMA, todos de 100A tripolares:

 

      Ex.:Mod. TQC         5kA/220V    R$ 107,18

            Mod. THQC     10kA/220V    R$ 242.00

            Mod. THHQC   22kA/220V   R$ 351,04

            Mod. TED        35kA/240V    R$ 479,82

            Mod. THED      65kA/240V    R$ 889,91

                Fonte: cotação Santil/email

  

 -Puxa vida! São todos tripolares de 100 A e o preço varia de R$ 107,18 a R$ 889,91?

 

        Sim, isso mesmo! Repare também que o preço sobe a medida que a capacidade de interrupção aumenta por questões óbvias (o disjuntor tem que ser mais robusto).
 

         

-E quando, portanto, devo usar um ou outro?

   A corrente de curto circuito depende do transformador que alimenta a instalação (ou o transformador da sua cabine primária, ou o que está no poste da Concessionária de energia elétrica) e do comprimento dos cabos desde o seu quadro elétrico até este transformador. Quanto mais longe estiver o quadro elétrico do transformador da instalação, menor será o valor da Icc neste quadro. Desta forma, o cálculo de Icc para cada quadro da sua instalação pode economizar DINHEIRO no seu bolso, pois o seu quadro geral pode exigir por exemplo 25kA/220Vca, mas os demais podem exigir apenas 5kA/220Vca.

   Agora vamos entender a base do cálculo da Icc, que é a Lei de ohm: 

I=U/R

 onde I é a corrente do circuito em Amperes, U a tensão em Volts e R a resistência do circuito em Ohms.

        Quando ocorre uma falta (curto circuito) a resistência (impedância) da carga alimentada antes da ocorrência do curto fica fora    do    circuito - o R da Lei de Ohm tende a "zero" - porque houve uma conexão direta de uma das fases para a terra, ou entre as fases, "excluindo" a carga do circuito. Assim, na lei de Ohm, se R tender a zero, Icc  tenderá ao infinito, ou seja, aumentará muito, pois a tensão é constante! A única "carga" que permanecerá no circuito será a "resistência" (para os eletricistas, diga-se impedância) dos contatos dos equipamentos e dos cabos que estiverem instalados entre o transformador e o ponto em que ocorreu o curto circuito.

    Como mostra a figura acima, cada local de falha indica qual dispositivo deverá atuar, isolando a falha, sem atuar no dispositivo que vem a montante(antes) sem interromper a alimentação de todo o sistema, ou parte dele, evitando transtornos desnecessários.

Importante: estes dispositivos podem ser disjuntores e fusíveis, desde que suas curvas não coincidam

Curva?!?!?!?!

   Em termos matemáticos (não dá pra fugir, eletricidade é física, e física tem matemática...), uma curva nada mais é do que uma sequência de valores que variam em função de outros valores, simples assim. No nosso caso, é uma variação da corrente em função do tempo, desta forma:

O eixo da base em uma numeração que vai de um a 60, estes são os valores múltiplos da correte nominal (In), enquanto o eixo transversal indica os valores do tempo, que começa com 0,5 milésimos de segundo e termina com 7200s (120min ou 2h), quando a curva se torna uma reta praticamente paralela ao eixo do tempo t(s). Perceba que a curva em momento nenhum toca o eixo do tempo. Isso porque o disjuntor é feito para operar na sua corrente nominal. Agora veja que a partir de um determinado valor de corrente entre 1 e duas vezes a corrente nominal existe atuação do disjuntor. Observe que em valores acima de três vezes o valor da corrente nominal, já existe atuação do disjuntor, cada um de acordo com a sua utilização.

   Qual o valor de corrente de partida em motores? Geralmente são seis a oito vezes a corrente nominal do motor. Por este motivo utilizamos disjuntores curva "C"  para circuitos de cargas com motores e maquinas motrizes! Agora, em correntes que ultrapassam a marca de dez vezes a corrente nominal, claro, configuramos apenas que pode ser um curto circuito! Reparem no  ponto 5, o ponto de atuação ao valor próximo de 10x o valor da corrente nominal é de 0,1 segundo, ou seja um décimo de segundo.

De início é um pouco difícil de entender e aplicar, mas seguindo estas idéias, muitas vezes nem é necessário fazer muitos cálculos para se definir o disjuntor, basta ter a curva característica no catálogo do fabricante.

Fica a dica, se ainda tiver dúvida, pode perguntar nos comentários, e não se esqueça:

"Erit Quaestio Scientium Nostrum est!"

Sua dúvida é nosso conhecimento!