O que devemos analisar ao especificar e comparar DPS de energia?

Para proteger um equipamento dos danos causados por surtos elétricos, a utilização de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS), é sempre indicada. Porém, além da classificação básica relacionada ao tipo de DPS (Tipo I, II, III ou I+II), outros parâmetros devem ser analisados antes de definir o modelo ideal para cada situação. Dentre todos os termos existentes em uma ficha técnica de DPS, podemos definir como principais para a especificação destes dispositivos os parâmetros a seguir:

• Máxima tensão de operação contínua (Uc)

Este termo representa o valor máximo para o qual a tensão da rede pode atingir sem que o DPS atue. Seu valor é regulamentado pela NBR 5410, conforme tabela a seguir.

Quanto maior o valor de Uc, maior será a elevação de tensão nos terminais do equipamento antes da atuação do DPS e, por isso, é recomendável que o seu valor seja o mais próximo possível do estabelecido pelas normas. Caso contrário, as oscilações normais da rede podem provocar atuações indesejáveis do dispositivo, reduzindo drasticamente sua vida útil.

• Nível de proteção do DPS (Up)

Sempre que o DPS está desviando um surto, inevitavelmente, uma pequena parcela de tensão irá surgir nos terminais dos equipamentos instalados a jusante, visto que nenhum condutor interno de DPS é capaz de oferecer resistência elétrica nula. Essa tensão resultante no equipamento recebe o nome de nível de proteção do DPS, representada pelo termo Up, e seu valor nunca poderá ser maior que a suportabilidade do equipamento, caso contrário ele será danificado ou degradado. Assim como os valores para Uc, os valores do nível de proteção também são tabelados pela NBR 5410.

É preciso ter cuidado ao selecionar dispositivos que possuam nível de proteção próximo ou igual ao mínimo especificado, pois à medida que os equipamentos vão naturalmente envelhecendo (devido a oxidação dos seus componentes internos) sua suportabilidade será reduzida. Embora tenham o mesmo nome, o nível de proteção de um DPS é totalmente diferente do nível de proteção do SPDA (representado pela sigla NP) e não existe nenhuma correlação entre eles.

A utilização de varistores também requer um cuidado adicional, já que as quedas de tensão provocadas pelos condutores de ligação do dispositivo precisam obrigatoriamente ser somadas aos seus valores. Já no uso de centelhadores, prevalecerá o maior valor de Up, seja do dispositivo ou da queda de tensão provocada pelos condutores. Por exemplo: em uma instalação em que foram utilizados 1 m de condutor (50 cm de cada lado do DPS), com tensão indutiva de 1 kV, o projetista possui duas opções de protetores: um centelhador com Up < 1,5 kV e um varistor com Up < 1,3 kV. Qual dos dois terá um melhor nível de proteção do ponto de vista do equipamento a ser protegido?

A soma das quedas de tensão provocadas pelos condutores será igual a 1 kV. Para o centelhador, este valor é inferior ao seu nível de proteção e, portanto, prevalece no circuito seu Up < 1,5 kV. No varistor, cujo Up < 1,3 kV pode parecer a melhor opção em uma análise preliminar, será preciso somar a queda de tensão provocada pelos condutores de ligação, ou seja, 1,3 kV + 0,5 kV + 0,5 kV que é igual a Up < 2,3 kV. Nota-se que este valor, além de ser superior ao Up do centelhador, pode ser inadequado para proteção do equipamento final.

• Corrente nominal de descarga (In)

Este termo representa o valor de corrente para o qual o dispositivo está dimensionado para desviar na ocorrência de surtos induzidos provocados por descargas atmosféricas, chaveamentos, apagões e/ou acionamento de motores.

Também é especificado pela NBR 5410 (item 6.3.5.2.4 d) e, de um modo geral, não deve ser inferior a 5 kA por módulo (fase e neutro). Por norma, os dispositivos devem ser capazes de desviar até 20 surtos com características iguais ou inferiores a In (centelhadores tendem a ter essa capacidade quase que infinita, enquanto que varistores, normalmente, são dimensionados para o mínimo).

• Corrente máxima de descarga (Imáx)

Representa o valor de corrente máxima para o qual o dispositivo está dimensionado para desviar, na ocorrência de surtos induzidos, por até 2 vezes. Normalmente o Imáx é sempre o dobro de In.

Teoricamente, quanto maiores forem esses dois parâmetros (In e Imáx), maior será a durabilidade do DPS, mas na prática, é pouco provável que ocorra uma indução com intensidade superior a esses valores estabelecidos por norma. Sendo assim, a utilização de um protetor com altíssimos valores de In e Imáx, via de regra, pode ser considerada um gasto adicional e desnecessário, sendo bem mais vantajoso investir em um dispositivo de alta tecnologia, em que sua durabilidade será garantida por esse e outros fatores.

• Corrente de impulso ou conduzida pelo raio (Iimp)

É o termo que representa qual a corrente de impulso (ou corrente conduzida pelo raio) que o dispositivo está preparado para receber sem se danificar. Seu valor é calculado com base no valor de pico do primeiro impulso negativo (Tabela 3 – NBR 5419-1), conforme o nível do SPDA, dividido pelo número de condutores vivos da rede, que são as fases mais o neutro.

É extremamente importante que esse valor seja calculado e adequado à edificação, pois caso o protetor seja subdimensionado podem ocorrer danos severos, como incêndios e arcos elétricos, não somente ao protetor, mas também aos quadros e condutores adjacentes.

• Capacidade de interrupção das correntes de seguimento (Ifi)

Este termo é visto apenas nas fichas técnicas de centelhadores (amplamente recomendados em situações de DPS Tipo I).

Refere-se à capacidade de interrupção das correntes de seguimento, que podem surgir durante a condução do surto elétrico para o aterramento.

Nessas situações, a corrente do circuito tende a aproveitar o caminho de baixa impedância (ionizado) já criado pela passagem do surto através do DPS. Por essa razão, seu valor sempre deverá ser superior ao valor da corrente de curto circuito do transformador alimentador da linha e, o não cumprimento dessa exigência, pode ocasionar curto-circuito no próprio DPS, provocando sua queima e/ou incêndios.

• Suportabilidade do dispositivo às sobretensões temporários (TOV ou UT)

Refere-se à suportabilidade do dispositivo às sobretensões temporárias. Como sabemos, os DPS são fabricados para desviar os surtos elétricos, que são de curta duração. Quando a elevação da tensão na rede elétrica dura alguns segundos ou até mesmo minutos, a maioria dos dispositivos tendem a se danificar, principalmente, devido ao aquecimento de seus componentes internos.

Por essa razão, um bom DPS deve ter boa característica de suportabilidade às sobretensões temporárias, especialmente, em locais com rede elétrica instável. Quanto maior for sua capacidade e duração, melhor será o dispositivo.

• Fusível de backup requerido

Por fim, mas não menos importante, esse termo refere-se ao máximo valor de fusível de backup que deve ser instalado a montante do DPS. O fusível terá a função de interromper a condução de corrente elétrica no caso de uma falha do dispositivo ou ao fim de sua vida útil, quando este não for dotado de mecanismos internos de desconexão. Seu dimensionamento já é dado pelo próprio fabricante nas fichas técnicas, como visto no modelo abaixo da DEHN.

Vale ressaltar que alguns modelos de DPS já possuem estes fusíveis internamente ou dispensam sua utilização, caso o fusível principal da instalação atenda esse parâmetro, como nos modelos DEHNshield® (caso o fusível de entrada seja de até 160 A).

Em resumo, para facilitar o trabalho de projetistas e compradores, pode-se utilizar a tabela abaixo como referência de comparação entre os principais parâmetros do DPS.

• Fusível de backup requerido

Preferencialmente devem ser escolhidos modelos que dispensem fusíveis de backup. Caso não seja possível, ver recomendação do fabricante. Ao colocar em prática esses conhecimentos e análises, podemos notar que a empresa alemã DEHN possui os melhores modelos de protetores do mercado. Eles ainda contam com vida útil extremamente longa, característica altamente desejada para ambientes industriais. Ainda podemos destacar o alto índice de confiabilidade da marca. Tendo em vista que, além do grande número de certificações que cada dispositivo possui, os fabricantes levam seus equipamentos para serem testados nos mais avançados laboratórios da DEHN.

*Nikolas Lemos
Engenheiro de Vendas da Termotécnica Para raios.