Por que DPS somente varistores são coisa do passado?

Especificar um DPS adequado às necessidades dos clientes requer do projetista conhecimentos que vão além do dimensionamento de suas correntes e tensões. É muito importante conhecer as tecnologias construtivas dos protetores e como estas afetam o seu desempenho, a fim de evitar erros indesejáveis de aplicação.

A tecnologia mais presente nos protetores comuns do mercado é a de varistor de óxido de zinco. É eficiente ao cumprir seu papel em desviar surtos, principalmente quando é empregada em DPS do tipo II e III. Seu funcionamento é bem simples: eletrodos separados pela pasta de grãos de óxido de zinco, que conduzem quando a diferença de potencial supera a sua isolação elétrica.

Por outro lado, os varistores possuem certos problemas, como por exemplo, as correntes de fuga, que são melhores explicadas no artigo “Corrente de fuga: um dos males dos varistores de baixa tecnologia”. Além disso, também ocorrem inconvenientes de difícil detecção, como o desarme de IDRs a montante e a elevação no consumo de energia. Em usinas solares este efeito negativo é ainda maior, pois significa a redução da geração de energia total. A vida útil dos varistores está, intimamente, ligada à quantidade de surtos que o DPS conduzirá, diferentemente de outras tecnologias como centelhadores e diodos. Ou seja, os varistores estão fadados a estragar após conduzirem um determinado número de surtos. Assim, necessitam ainda mais das equipes de manutenções para as trocas de módulos.

De acordo com o índice de descargas atmosféricas por ano em uma certa região, o protetor com tecnologia de varistor pode precisar de reposição em um período de 12 meses. Além disso, a corrente de fuga que o percorre pode ser suficiente para desgastá-lo, reduzindo ainda mais sua durabilidade. Caso o DPS não possua um sistema eficiente de desconexão, será preciso dimensionar fusíveis de backup para que arcos elétricos ou incêndios não ocorram no quadro. Normalmente, esta etapa é bem complicada e muitos projetistas acabam por indicar proteções não adequadas ao DPS utilizado.

Os líderes no mercado de proteção contra surtos estão sempre preocupados em aprimorar a tecnologia de seus protetores, a fim de mitigar ao máximo os pontos negativos existentes. No caso do DPS tipo II, no decorrer dos anos houveram melhorias consideráveis, utilizando desconectores térmicos e dinâmicos, além de fusíveis de backup integrados para garantir maior confiabilidade ao cliente.

Estas medidas ajudam bastante na desconexão do DPS no final da vida útil, evitando falhas de dimensionamento nos fusíveis de backup, arcos elétricos, incêndios e reduzindo, significativamente, o período em que a corrente de fuga iria existir. Isto acontece devido a atuação mais precisa do elemento termodinâmico. Entretanto, os problemas supracitados ainda poderão ocorrer no quadro.

Caso pudéssemos, ao menos, desconectar o varistor da rede elétrica, impedindo que a corrente nominal do circuito passasse por ele, evitaríamos as correntes de fuga e a degradação do protetor causadas por elas. Entretanto, como fazer isso?

Na verdade, essa tecnologia já existe e já é aplicada, trata-se de um centelhador em série com um varistor. O conceito básico de funcionamento desta associação é que durante a operação normal da instalação elétrica, o centelhador não permite que a corrente do circuito percorra o DPS. Assim, não há possibilidade de ocorrerem correntes de fuga, evitando a degradação precoce do varistor. De forma simplificada, o DPS só irá interferir no circuito quando este estiver sobre a ação de um surto elétrico. Outra vantagem desta configuração é a alta resistência a sobretensões temporárias (TOV) que o centelhador oferece, contribuindo diretamente para o aumento da vida útil do protetor.

Porém, dependendo da qualidade dos componentes utilizados e da engenharia construtiva que cada fabricante adota, as vantagens se estendem para outras características do DPS. A empresa alemã DEHN possui a sua versão desta tecnologia – denominada de ACI (Advanced Circuit Interruption) – que possui diversos benefícios que melhoram e facilitam a proteção dos equipamentos. Segue um esquema com as diferenças construtivas:

Os principais benefícios desta associação de varistor com centelhador da DEHN estão detalhados a seguir:

1. Dimensionamento seguro

• Dispensa fusível de backup, reduzindo tempo de instalação e economizando cerca de 60% de espaço no quadro;
• Quando descarrega o surto, não permite que os fusíveis de baixa corrente da rede elétrica atuem, evitando seu desarme;
• Permite conexões com cabos de seções inferiores a 6 mm².

2. Suportabilidade a sobretensões temporárias (TOV)

• Suporta sobretensões temporárias de até 440 V por até duas horas sem se degradar, garantindo maior vida útil ao DPS.

3. Zero corrente de fuga

• Evita o envelhecimento precoce do varistor, devido às correntes de operação e correntes de fuga;
• Não desarma os IDRs a montante, mesmo no fim da vida útil do varistor;
• Reduz gasto de energia desnecessário da instalação.

Por fim, respondendo de forma simples e direta a pergunta feita no título deste artigo: DPS somente varistores geram problemas desnecessários e podem causar grandes prejuízos às instalações elétricas. Após todas as explicações e argumentações técnicas sobre as vantagens de associar um centelhador a um varistor, a nova pergunta a se fazer é: Por que continuar utilizando DPS somente varistores sendo que já existem alternativas eficientes no mercado? O próximo passo da tecnologia de DPS tipo II já foi dado e ela se chama ACI!

*Ricardo Rocha
Técnico de Suporte DEHN da Termotécnica Para raios.