Como aplicar a seletividade?
A segurança é a primeira prioridade em qualquer instalação elétrica
O que significa que uma avaria tem geralmente de ser eliminada no mais curto espaço de tempo possível, aconteça o que acontecer. No entanto, existem cenários, particularmente em grandes sistemas, em que este não é o caso - caso contrário, a energia seria cortada para cargas críticas noutros locais da instalação.
A fiabilidade do fornecimento de energia é essencial
Por esta razão, faz sentido afinar a proteção do circuito, isolando o impacto de uma falha apenas na secção efetivamente afetada por ela, de modo a que o resto do sistema possa continuar a funcionar. É o que se designa por seletividade. Historicamente também referida como discriminação ou coordenação (seletiva), descreve o processo pelo qual os dispositivos de proteção de circuitos num sistema são coordenados para minimizar o impacto de um defeito tanto quanto possível. No entanto, a conceção de um sistema com o nível certo de seletividade que também satisfaça os requisitos do respetivo projeto pode ser um desafio. Este guia fornecerá, por conseguinte, uma breve panorâmica da forma como a seletividade pode ser implementada na prática, incluindo os diferentes tipos de seletividade disponíveis.
Porque é importante a seletividade?
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A premissa básica da seletividade é simples: sempre que ocorre uma falha numa instalação elétrica, esta deve ser eliminada pelo dispositivo de proteção contra sobretensões mais próximo a montante (um fusível ou um disjuntor) para evitar disparos indesejados e preservar a disponibilidade do sistema. Por outras palavras, o objetivo é limitar o número de cargas que serão desligadas da fonte de alimentação se um fusível ou disjuntor disparar.
Embora não seja obrigatória de acordo com as normas internacionais relevantes, a seletividade é altamente recomendada para instalações elétricas que fornecem dispositivos médicos, aplicações marítimas ou edifícios altos, bem como para sistemas em que a energia fiável é crucial, como centros de dados ou qualquer tipo de infraestrutura crítica.
Um exemplo em que o disparo de um disjuntor a montante, ao mesmo tempo ou antes de um dispositivo a jusante, pode representar graves perigos é o sistema de segurança de vida de um edifício. Em caso de incêndio, equipamentos como sprinklers, extratores de fumo, bombas de incêndio e elevadores têm de continuar a funcionar, independentemente dos possíveis danos devidos a sobretensões, uma vez que, neste caso, o objetivo da proteção dos cabos se sobrepõe claramente ao da salvaguarda de vidas.
Como é que a seletividade funciona na prática?
A seletividade entre dois disjuntores ligados em série numa instalação eléctrica é determinada por dois factores: a corrente máxima de curto-circuito do lado da carga, e as características de disparo de ambos os dispositivos.
Para definições e orientações sobre como alcançar a seletividade, consulte as normas internacionais IEC 60364-5-53 ou IEC 60947-1, por exemplo. Existem basicamente três situações em instalações reais, como a seletividade total, a seletividade parcial ou a não seletividade. O significado de seletividade total é que o dispositivo a jusante (DD) é totalmente seletivo em relação aos dispositivos a montante (UD) até ao nível da sua capacidade de rutura. Seletividade parcial significa que a seletividade dos dispositivos ligados em série é alcançada até um determinado valor, que é designado por corrente limite de seletividade (Is).
Assim, para se conseguir a seletividade, a corrente máxima de curto-circuito num determinado ponto da instalação não deve ultrapassar o valor da corrente limite de seletividade (Is) dos disjuntores ligados em série para proteger essa parte da instalação. Deve ser verificado para todos os tipos de corrente de falha, desde sobrecarga a curto-circuitos e falhas à terra.
Existem várias formas de implementar a coordenação selectiva, tais como corrente seletividade, tempo seletividade, energia seletividade e zona seletividade.
Seletividade de corrente
Este tipo de seletividade baseia-se numa observação simples: quanto mais próximo dos terminais da fonte de alimentação estiver o local de um defeito, maior será a corrente; e inversamente, quanto mais afastado da fonte de alimentação estiver um dispositivo de proteção de circuitos, menor será a corrente de defeito.
Para explorar este princípio, os ajustes de disparo instantâneo dos dispositivos de proteção em diferentes partes da instalação podem ser ajustados para diferentes valores de corrente. Por outras palavras, cada disjuntor a jusante no lado da carga tem de ter uma regulação de corrente inferior à do dispositivo a montante seguinte no lado da alimentação.
As curvas de disparo tempo-corrente dos disjuntores são normalmente utilizadas para esta avaliação.
Seletividade temporal
Este tipo de seletividade baseia-se numa observação simples: quanto mais próximo dos terminais da fonte de alimentação estiver o local de um defeito, maior será a corrente; e inversamente, quanto mais afastado da fonte de alimentação estiver um dispositivo de proteção de circuitos, menor será a corrente de defeito. Para explorar este princípio, os ajustes de disparo instantâneo dos dispositivos de proteção em diferentes partes da instalação podem ser ajustados para diferentes valores de corrente. Por outras palavras, cada disjuntor a jusante no lado da carga tem de ter uma regulação de corrente inferior à do dispositivo a montante seguinte no lado da alimentação. As curvas de disparo tempo-corrente dos disjuntores são normalmente utilizadas para esta avaliação. Em muitos casos, contudo, a seletividade de corrente não é uma opção, por exemplo, se o tempo de resposta de dois dispositivos de proteção de circuitos de ação rápida for semelhante ou idêntico. É aqui que entra a seletividade temporal. Como o nome sugere, este tipo de seletividade depende das diferenças nos intervalos de resposta entre os dispositivos a montante e a jusante, sendo que os disjuntores mais próximos da fonte de alimentação demoram mais tempo a disparar do que os que se encontram do lado da carga.
A seletividade temporal pode ser facilmente implementada através da utilização de dois disjuntores série não limitadores de corrente com disparadores eletrónico (tipo CCM acima de 630 A ou ACB) que permitem um atraso de tempo precisamente ajustável entre as várias camadas de proteção da instalação.
Seletividade energética
No caso dos disjuntores limitadores de corrente, que são principalmente MCB ou MCCB até 630 A, os processos de comutação durante a desconexão de correntes de curto-circuito são muito dinâmicos, em apenas alguns milissegundos, pelo que é necessário trabalhar com as características de energia de passagem de ambos os dispositivos. Além disso, os disjuntores limitadores de corrente ligados em série afetam-se mutuamente. Isto significa que uma simples comparação das energias de passagem ou das características de disparo tempo-corrente não fornece resultados fiáveis neste caso. Por conseguinte, o utilizador não pode determinar a seletividade energética, que deve ser assegurada pelos produtores sob a forma de tabelas ou ferramentas de software.
Verificação da seletividade
A seletividade de dois disjuntores limitadores de corrente (MCB, MCCB) é verificada pelo produtor. As condições de avaliação são descritas por normas de produtos e os resultados são publicados sob a forma de tabelas. O exemplo seguinte mostra como utilizar as tabelas de seletividade disponíveis. Para uma verificação correcta da seletividade, também são necessárias informações sobre o valor previsto da corrente de curto-circuito na instalação.
Zona Seletividade Encravamento
Seletividade de zona ou Zona Seletividade Encravamento (ZSI) é uma evolução mais inteligente da seletividade de tempo que foi desenvolvida para contrariar possíveis problemas com o atraso de tempo. Em vez de disparar automaticamente se for atingido um determinado limiar de corrente ou um determinado tempo de atraso, os disjuntores equipados com esta função podem comunicar entre si para delimitar e isolar com precisão a zona de defeito.
A maioria dos disparadores eletrónicos da Eaton, tais como os utilizados nos nossos disjuntores de ar (IZMX/NRX) e disjuntores de caixa moldada (série digital NZM), oferecem esta caraterística inteligente. A Zona Seletividade Encravamento acelera o tempo necessário para eliminar certos defeitos, sem sacrificar a coordenação global ou introduzir o risco de disparos incómodos. No caso do ZSI, os dispositivos de proteção dos circuitos mais próximos do falho disparam instantaneamente, anulando o atraso de curto prazo do disparador eletrónico, reduzindo assim o tempo de resposta e minimizando os danos no equipamento e os perigos para as pessoas que operam o equipamento elétrico no momento em que ocorre um defeito. E se um disjuntor a jusante não conseguir eliminar a avaria, o dispositivo a montante seguinte assumirá o controlo - tal como acontece com a seletividade temporal, embora sem qualquer atraso. Melhor ainda, a comunicação entre os nossos dispositivos com ZSI não requer uma fonte de alimentação externa ou quaisquer módulos externos.
Porque é que a seletividade não é uma norma geral?
A resposta curta é normalmente pressão do tempo. Dada a camada adicional de complexidade, a conceção de um sistema de proteção selectiva da energia leva simplesmente um pouco mais de tempo - e, como mencionado acima, a seletividade é geralmente apenas recomendada, em vez de ser exigida. Além disso, uma abordagem selectiva poderia exigir dispositivos maiores e, por conseguinte, mais dispendiosos. Os projectistas de sistemas são, portanto, confrontados com a opção de apenas cumprir as normas locais e internacionais ou de exceder os requisitos de coordenação para obter segurança e fiabilidade adicionais. Ao mesmo tempo, as vantagens da seletividade são óbvias, especialmente quando se opta por dispositivos com ZSI, que são capazes de ultrapassar os inconvenientes das soluções habitualmente utilizadas.
