A importância da coordenação de DPSs em instalações com SPDA

Quando se fala em proteção contra descargas atmosféricas, muitas vezes as pessoas se limitam a pensar no captor instalado no topo do edifício. No entanto, proteger a estrutura externa não é o mesmo que proteger os equipamentos internos de uma instalação.

É nesse contexto que entram os Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPSs), fundamentais para garantir que os equipamentos sensíveis sejam protegidos contra os efeitos das descargas elétricas.

Coordenação de DPSs: O que é e por que é crucial

A coordenação de DPSs refere-se ao planejamento adequado para garantir que:

1. Cada dispositivo atue no momento adequado.

2. O surto seja dissipado em etapas, sem comprometer a proteção.

3. Nenhum equipamento sensível fique vulnerável a danos.

Cada "camada" de proteção é projetada para suportar um nível específico de surto, sem sobrecarregar o dispositivo seguinte.

Classes de DPSs e suas funções

Os DPSs são divididos em três classes, cada uma com um papel específico na proteção:

• Classe I (Tipo 1): Protege contra correntes de raio diretas. Deve ser instalado na entrada principal do sistema, onde há risco de descargas diretas.

• Classe II (Tipo 2): Protege contra surtos induzidos por descargas atmosféricas próximas. Sua instalação é recomendada em quadros de distribuição.

• Classe III (Tipo 3): Protege contra surtos residuais de baixa intensidade. Deve ser instalado próximo aos equipamentos sensíveis.

Importante: A classe do SPDA (Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas) não determina a classe do DPS. Por exemplo, um SPDA Classe 3 não exige o uso de DPS Classe 3. A escolha do tipo de DPS deve considerar a localização da instalação e o nível esperado de surto.

Como dimensionar corretamente os DPSs?

Para selecionar e coordenar os DPSs de maneira eficaz, é necessário compreender diversos parâmetros técnicos, como:

• Máxima tensão de operação Contínua (Uc): A tensão máxima que a rede pode atingir sem que o DPS atue. Seu valor é regulamentado pela NBR 5410 (Tabela 49). Quanto maior o valor de Uc, maior a elevação de tensão antes que o DPS atue. Recomenda-se que Uc seja o mais próximo possível do valor indicado pela norma, para evitar atuações indesejáveis e prolongar a vida útil do dispositivo.
  

  

  Tabela 49 da NBR 5419

• Tensão de impulso (Uw ou Uimp): A tensão máxima que o equipamento pode suportar sem ser danificado. Essa informação pode ser encontrada no manual do fabricante ou estimada com base na NBR 5410. Exemplos de valores típicos incluem:

• Tomadas de uso geral ➔ Uw = 2,5 kV

• Equipamentos eletrônicos ➔ Uw = 1,5 kV ou menosA tensão residual (Up) do DPS deve ser inferior ou igual à tensão de impulso suportada pelo equipamento.

• Tensão residual (Up): A tensão que o DPS deixa passar quando atua. Quanto menor for a Up, melhor será a proteção para os equipamentos sensíveis.
  

  

  Tabela 31 da NBR 5410

  
  

• Corrente nominal de descarga (In): A corrente máxima que o DPS pode suportar durante surtos típicos, conforme o ensaio 8/20 μs.

• Corrente máxima de descarga (Imax): A corrente máxima que o DPS pode suportar em uma única ocorrência sem ser danificado, também testado segundo o padrão 8/20 μs.

• Corrente de impulso ou conduzida pelo raio (Iimp): É a corrente que o DPS pode suportar sem danos durante surtos causados por raios. O valor é calculado com base no pico do primeiro impulso negativo (Tabela 3 – NBR 5419-1), levando em consideração o número de condutores vivos da rede (fases + neutro).

  

  Tabela 3 da NBR 5419

• Suportabilidade do dispositivo às sobretensões temporárias (TOV ou UT): Refere-se à capacidade do DPS de suportar sobretensões que duram mais tempo que os surtos típicos, mas sem ser danificado. Quando a tensão na rede elétrica se mantém elevada por alguns segundos ou minutos, o dispositivo pode ser danificado devido ao aquecimento interno. Quanto maior a capacidade do DPS de suportar essas sobretensões, melhor sua performance, especialmente em redes instáveis.

• Fusível de backup requerido: O fusível de backup é instalado a montante do DPS para interromper a corrente em caso de falha ou fim da vida útil do dispositivo. Seu dimensionamento é fornecido pelo fabricante. Alguns modelos de DPS, já possuem fusível interno ou dispensam o uso de fusível externo se o fusível principal da instalação atender aos requisitos.

• Tipo de ensaio (T1, T2, T3): Refere-se ao tipo de surto para o qual o DPS foi testado:

• T1: Corrente de impulso 10/350 μs (descarga direta de raio).

• T2: Corrente de surto 8/20 μs (surtos induzidos).

• T3: Surtos residuais em equipamentos.

  
  

  

  
  

  

  
  

  

  
  

Como coordenar os DPSs?

A coordenação dos DPSs deve levar em consideração o tipo de surto esperado e a proteção das diferentes partes da instalação. Cada classe de DPS (I, II e III) tem uma função específica, e os dispositivos devem ser posicionados estrategicamente para atuar de forma escalonada.

• DPS Classe I (Tipo 1): Protege contra correntes de raio diretas e deve ser o primeiro a atuar, absorvendo a maior parte do surto.

• DPS Classe II (Tipo 2): Atua em seguida, protegendo a instalação interna contra surtos induzidos por descargas próximas.

• DPS Classe III (Tipo 3): Por fim, protege equipamentos sensíveis contra surtos residuais, dissipando a energia restante de forma segura.

A seleção de cada DPS deve ser feita de acordo com sua capacidade de suportar tensões e correntes, para garantir que a proteção seja eficaz e sem sobrecargas. A coordenação também deve levar em conta os tempos de resposta e a capacidade de dissipação de energia, garantindo que os dispositivos atuem na ordem correta e com eficiência.

Exemplo de coordenação de DPSs:

• Um DPS Classe I (Tipo 1) é instalado na entrada principal para proteger contra correntes de raios diretas.

• Um DPS Classe II (Tipo 2) é instalado em quadros de distribuição para proteger contra surtos induzidos por descargas próximas.

• Um DPS Classe III (Tipo 3) é instalado próximo aos equipamentos sensíveis, como computadores e sistemas eletrônicos, para proteger contra surtos residuais.

Essa coordenação entre os dispositivos deve ser realizada de maneira que cada um absorva o surto correspondente sem comprometer os outros dispositivos. O planejamento adequado garante uma proteção eficiente, sem desperdício de recursos ou falhas no sistema.

Recapitulando os parâmetros essenciais

• Uc: O mais próximo possível da tabela 51 da NBR 5410.

• Uw/Uimp: Tensão suportada pelo equipamento.

• Up: Tensão residual deixada pelo DPS.

• In: 5 kA por condutor vivo.

• Imax: Dobro de In.

• In/Imax: Corrente suportada pelo DPS durante surtos típicos e máximos.

• Ifi: Quanto maior, melhor.

• TOU ou UT: Quanto maior, melhor (tensão e duração).

• Fusível de backup requerido: Preferencialmente, modelos que dispensam fusíveis de backup.

• T1/T2/T3: Tipo de surto para o qual o DPS foi testado.
  

Conclusão

A coordenação eficiente de DPSs é essencial para a proteção completa de instalações contra surtos elétricos. Seguir as normas e orientações técnicas, como as da ABNT NBR 5419-4:2015 e NBR 5410, garante que os sistemas elétricos estejam devidamente protegidos, evitando danos aos equipamentos e à infraestrutura.

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