Centro de Controle de Motores e Distribuição de Cargas Centerline Características de segurança

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1 Centro de Controle de Motores e Distribuição de Cargas Centerline 2500 Características de segurança

2 Filosofia de segurança Com mais de 100 anos de experiência em controle de motores, o Centro de Controle de Motores (CCM) CENTERLINE 2500 da Allen Bradley atende às expectativas de segurança e confiabilidade. O CCM CENTERLINE 2500 está em conformidade com a IEC para segurança funcional básica e é testado de acordo com a IEC/TR para contenção de falha de arco elétrico em baixa tensão. O CCM CENTERLINE 2500 oferece, como padrão, recursos de segurança aprimorados, incluindo: Melhorias estruturais que ajudam na proteção contra os perigos de uma falha de arco elétrico Diagnóstico avançado através do software IntelliCENTER, que oferece acesso remoto a dados e solução de problemas, reduzindo a necessidade acesso ao gabinete Provisões de travamento nas quatro posições da unidade (conectada, teste, desconectada e retirada) Guilhotinas automáticas que imediatamente isolam o barramento vertical quando a unidade é removida Sistema de fixação do barramento principal aos barramentos verticais com parafusos redundantes, de torque controlado, reduzindo a necessidade de manutenção periódica Projeto estrutural rígido com chapas laterais em todas as seções para oferecer melhor isolamento e cantoneiras contínuas reforçadas para maior robustez Norma: IEC/TR 61641, ed Classificações: Ue 480 V, lp arc 65 ka, tarc 300 ms, lpc arc 65 ka Proteção pessoal e do equipamento para operação controlada mesmo após a ocorrência de um arco elétrico 2

3 Testes de tipo O Centro de Controle de Motores de Baixa Tensão CENTERLINE 2500 é sujeito a testes de tipo completos, em conformidade com normas específicas. Em janeiro de 2009, uma nova norma foi publicada pela IEC (International Electrotechnical Commission) - a IEC , que substitui a antiga norma IEC Esta norma define os requisitos de construção, as características técnicas e os ensaios para conjuntos de manobra e controle de baixa tensão. O CENTERLINE 2500 cumpre com a IEC Parte 1 e é testado por uma entidade autônoma para atestar conformidade com a Parte 2. A Parte 1 apresenta as Regras Gerais, que se referem a normas específicas que cobrem os vários tipos de montagens de painéis de manobra e comando elétricos. Ela contém as definições e estabelece as condições de serviço, requisitos de construção, características técnicas e requisitos de verificação para conjuntos de manobra e controle de baixa tensão. A Parte 2 define os requisitos específicos dos painéis de comando e manobra de potência para conformidade, com base na qual o CENTERLINE 2500 é testado por uma entidade autônoma. Os testes do CENTERLINE 2500 são baseados em casos representativos das aplicações mais críticas do produto e dos níveis de perfomance exigidos em relação à norma. Testes definidos pela IEC Aprovado Resultados Resistência do material e das peças (10.2) 3 A integridade mecânica não foi prejudicada e as vedações não foram danificadas Grau de proteção (10.3) 3 Grau de proteção pôde ser verificado Distâncias de escoamento e isolação (10.4) 3 Distâncias verificadas para: Tensão nominal de isolamento Ui = 690 V; Tensão nominal de impulso Uimp = 6 kv; Grau de poluição 3 Proteção contra choque elétrico e integridade dos circuitos de proteção (10.5) 3 Verificada a eficácia da conexão entre o circuito de proteção e as partes condutoras expostas Propriedades dielétricas (10.9) 3 Os testes não produziram nenhuma perfuração ou arcos elétricos Verificação do aumento de temperatura (10.10) 3 Os limites de elevação de temperatura especificados não foram excedidos Corrente suportável de curto-circuito (10.11) 3 A unidade manteve operação normal nenhum curto-circuito, deformação ou deterioração Compatibilidade eletromagnética (10.12) 3 Compatibilidade verificada Operação mecânica (10.13) 3 Não foi observado dano ou desgaste excessivo em nenhuma das garras de força ou outros conectores, assim como no mecanismo de extração e intertravamentos. Separação interna A separação interna é definida pelo usuário mediante os requisitos da aplicação (IEC Anexo E 7.7 Separação interna de montagens por barreiras ou partições). As montagens são divididas por meio de partições ou barreiras (metálicas ou não metálicas) em compartimentos separados ou espaços fechados protegidos. Formas de separação Forma 1 Forma 2b Forma 4a Forma 3b Forma 4b Separação interna Sem separação Separação de barramentos, inclusive barras de distribuição das unidades funcionais e terminais para condutores externos: formas 2b, 4a, 3b, 4b Separação de todas as unidades funcionais entre si: formas 4a, 3b, 4b Separação dos terminais para os condutores externos das unidades funcionais: formas 3b, 4b Terminais não estão no mesmo compartimento da unidade associada: forma 4b Proteção de pessoas Sem proteção quando as portas estão abertas Ajuda a proteger as pessoas contra o toque dos barramentos e das barras de distribuição durante trabalho nas unidades funcionais: formas 2b, 4a, 3b, 4b Ajuda a proteger as pessoas contra o toque em unidades funcionais adjacentes durante trabalho em uma unidade funcional: formas 4a, 3b, 4b Maior proteção durante o trabalho nos terminais para condutores externos: formas 3b, 4b Maior proteção aos terminais das unidades funcionais adjacentes: forma 4b Proteção de equipamentos Sem proteção interna Proteção contra entrada de corpos estranhos entre a unidade funcional e o compartimento do barramento: formas 2b, 4a, 3b, 4b Proteção contra entrada de corpos estranhos em qualquer unidade funcional adjacente: formas 4a, 3b, 4b Proteção contra entrada de corpos estranhos entre as unidades funcionais e o compartimento do terminal: formas 3b, 4b Proteção contra entrada de corpos estranhos entre os compartimentos individuais do terminal: forma 4b 3

4 Proteção contra o arco elétrico O que é arco elétrico? Segundo a NFPA-70E 2012 (norma norte-americana para Segurança Elétrica no Ambiente de Trabalho), no Artigo 100, o risco de arco elétrico é definido como "uma condição perigosa associada à possível liberação de energia causada por um arco elétrico". Danos a equipamentos, ferimentos pessoais e possível morte podem ser causados por arco elétrico e explosão de arco. Um arco elétrico é um tipo de explosão elétrica que resulta do estabelecimento de um caminho de baixa impedância ao terra ou a outra fase de tensão de um sistema elétrico. Um arco elétrico pode causar danos consideráveis, incêndio ou ferimentos. As temperaturas podem atingir a marca dos graus Celsius nos terminais onde foi iniciado. Um arco elétrico típico pode ser acompanhado de uma explosão de arco grandes proporções. Este violento evento pode resultar na destruição dos equipamentos envolvidos, incêndio e ferimentos em pessoas que se encontrarem próximas aos equipamentos. taxa de expansão, há uma perigosa explosão de energia. A mais prejudicial a um ser humano é a liberação de uma quantidade enorme de energia térmica. Fragmentos liberados pela explosão podem se mover a velocidades acima de km/h. A pressão pode se alterar em até 29 psi. Duração de um arco elétrico Há algumas coisas essenciais que são necessárias para manter o arco elétrico ativo. É necessário haver tensão disponível, geralmente 400 volts ou mais, para sustentar o arco. A corrente de curto-circuito disponível tem uma grande influência na duração da energia liberada no arco. Como os vapores do metal agem como "combustível", o arco é mantido até que um dispositivo de proteção à montante bloqueie o arco (abra o circuito) ou até que todo o combustível seja consumido. Uma explosão de arco elétrico é uma descarga explosiva de pressão, som, luz e fragmentos resultantes de um arco elétrico. Quando é criado um arco entre duas fases, a temperatura aumenta. À medida que o ar se ioniza, o cobre começa a ser usado como combustível. Com esse plasma condutor, a impedância é muito menor do que o ar padrão. Há uma intensificação da luz gerada. A luz brilhante pode causar cegueira temporária ou permanente. As taxas de expansão de metais como cobre podem ser de um fator de vezes ao passar de sólido para vapor. Com essa alta Causas de um arco elétrico Erro humano Toque acidental em um condutor energizado Queda ou posicionamento errado de ferramentas ou de outras peças Práticas inadequadas de instalação Falha mecânica Contato entre circuitos energizados Conexões frouxas Dimensionamento elétrico/mecânico Degradação dos fios Isolamento dos cabos Acúmulo de poeira e impurezas 4

5 Solução para contenção do arco Para ajudar na segurança do ambiente de trabalho, a Rockwell Automation oferece os Centros de Controle de Motores de Baixa Tensão CENTERLINE 2500 com a opção ArcShield. Embora os fabricantes de sistemas de baixa tensão estejam continuamente melhorando os seus produtos, e os operadores estejam sendo extensivamente treinados em relação à segurança no trabalho com eletricidade, ainda há risco de geração de arco interno. Para aumentar a proteção de funcionários e equipamentos, a Rockwell Automation testa os Centros de Controle de Motores CENTERLINE 2500 de acordo com a norma IEC/TR ed , que define os requisitos de teste para painéis de baixa tensão sob condições de arco devido à falha interna nos mesmos. O Centro de Controle de Motores de Baixa Tensão com ArcShield CENTERLINE 2500 foi testado de acordo com a norma IEC/TR e passou em todos os critérios de teste estabelecidos. Estes testes foram realizados levando-se em consideração uma tensão nominal de operação de 480 V, frequência de 50 ou 60 Hz e corrente de curto circuito de 65 ka, considerando um arco elétrico com duração de 300 ms. Os testes ainda consideraram diferentes pontos onde o arco pode se iniciar, tendo sido testadas diversas situações em múltiplas amostras e configurações variadas do produto: Lado da carga da unidade funcional de saída Lado da alimentação da unidade funcional de saída Junto ao barramento de distribuição Junto ao barramento principal Lado da carga da unidade funcional de entrada Lado da alimentação da unidade funcional de entrada O CENTERLINE 2500 com ArcShield foi testado em relação à norma IEC/TR Ele passou em todos os testes considerando tensão de operação de até 480 V, frequência nominal de 50/60 Hz, tempo de arco de 300 ms e corrente disponível de 65 ka. Local do CCM Teste realizado Unidades funcionais de saída: Lado da carga Lado da alimentação Barramento de distribuição: sistema de barramento vertical Barramento principal: sistema do barramento horizontal Unidades funcionais de entrada: lado da carga/lado da alimentação Unidades removíveis: teste concluído em vários tamanhos de módulo; curto entre garras de saída no compartimento de cabos e entre terminais de saída do dispositivo de proteção Unidades fixas: teste concluído; curto entre terminais de saída do dispositivo de proteção Unidades removíveis: zona livre de arco* teste conduzido e aprovado Unidades fixas: teste concluído; curto no suporte do barramento vertical conexão de cabos Unidades removíveis: zona livre de arco* teste conduzido e aprovado Unidades fixas: zona livre de arco* teste conduzido e aprovado Compartimento do barramento horizontal: teste concluído; curto no barramento horizontal nas 3 fases. Sistema de exaustão de gases superior necessário. Entrada: teste concluído em coluna com barramento projetado para disjuntores a ar *O termo "zona livre de arco" é utilizado para descrever determinados locais internos ao conjunto onde a ocorrência de um arco é considerada de possibilidade remota. Cuidados específicos são tomados, de acordo com a IEC/TR 61641, para que uma parte do conjunto seja classificada como "zona livre de arco". 5

6 Proteção contra arco elétrico Teste do ponto de ignição Unidade principal de entrada O principal objetivo deste teste é avaliar a capacidade da montagem em limitar o risco de ferimentos pessoais resultantes de uma falha de arco interna. A Rockwell Automation passou em todos os testes, implementando o seguinte: Melhoria estrutural e compartimentalização Ventilação interna uso de defletores e barreiras em posições estratégicas para direcionar os gases ao ponto de escapamento na parte superior do gabinete Sistema de alívio de pressão testado com o uso de sensores na parte superior e lateral do gabinete, excedendo os requisitos da IEC Barramento vertical Barramento horizontal Travas patenteadas e projeto customizado de dobradiças para as portas das unidades e do compartimento de cabos Portas de aço reforçadas Qualquer fornecedor que afirmar ter um centro de controle de motores com contenção de arco deve: Ser capaz de produzir um certificado de teste por terceiros, confirmando os resultados alegados em determinada tensão, corrente disponível e duração. Muitos concorrentes não divulgam esses valores porque são mais baixos do que os normalmente usados nas aplicações. Realizar testes em vários locais do CCM (unidades, compartimentos de barramento, compartimentos de cabos, etc.). Muitos concorrentes apenas testam nos pontos do barramento vertical, que é um dos locais mais fáceis de ser aprovado. Carga não motor Teste de pontos de ignição IEC/TR Carga motor Atender à norma IEC/TR completa (partes 1-7). Critérios de teste Um painel é aprovado em relação à IEC/TR quando os seguintes critérios são atendidos. 1. Portas, tampas, etc. corretamente fixadas, não abrem 2. Peças que podem causar danos não se soltam 3. O arco elétrico não faz com que ocorram buracos nas partes externas com acesso livre do gabinete como resultado de incêndio ou outros efeitos 4. Os sensores dispostos verticalmente não entram em ignição 5. O circuito de proteção para as peças acessíveis do gabinete ainda está eficaz 6. O conjunto é capaz de confinar o arco à área definida onde ocorreu a ignição, e não há propagação do arco para outras áreas do mesmo A proteção do painel é obtida quando os critérios 1-6 são atendidos. O critério 7 se aplica quando o painel deve ser adequado à operação controlada, mesmo após a ocorrência de um evento de arco elétrico. 7. Depois de eliminada a falha ou após o isolamento ou desmontagem das unidades funcionais afetadas, é possível a operação de emergência do conjunto restante. Isso é verificado por um teste dielétrico com valor de 1,5 vezes a tensão operacional nominal durante 1 minuto 6

7 Certificação sísmica Ocorrem terremotos em todo o mundo, resultando em centenas de mortes e amplos danos a estruturas, prédios e equipamentos. As autoridades públicas revisaram os códigos de construção para incluir um projeto sísmico aprimorado, a fim de restaurar a função em instalações de emergência nessas situações. Isso inclui não apenas prédios, mas também os equipamentos elétricos e mecânicos. A Rockwell Automation adotou ações, realizando testes de simulação sísmica no Centro de Controle de Motores CENTERLINE O CCM foi qualificado sismicamente por testes sísmicos dinâmicos (teste multifrequência triaxial) usando os critérios de aceitação para certificação sísmica por mesa de vibração de componentes não estruturais AC 156 de 2010 (AC 156), de acordo com os Serviços de Avaliação do Conselho Internacional de Códigos (ICC-ES). O critério de aceitação AC 156 abrange equipamentos gerais e oferece suporte à certificação sísmica de sistemas elétricos. Durante o teste, as unidades do CCM estavam ligadas e operaram antes, durante e após os testes sísmicos. Para obter uma suportabilidade sísmica do UBC ou IBC, cada arranjo individual do CCM CENTERLINE 2500 deve ser montado em uma base sísmica adequada. Todas as colunas no arranjo do CCM também devem ser aparafusadas de acordo com os requisitos do manual de instrução. No arranjo do CCM CENTERLINE 2500, os canais de montagem são incorporados no projeto padrão. Como alternativa ao ponto de amarração com aparafusamento, esses canais de montagem podem ser soldados a uma base sísmica adequada. O teste foi realizado na presença de um terceiro, em conformidade com os critérios da AC 156 e fornece dados para a qualificação 2006 e 2009, Código Internacional de Construção, Conselho Internacional de Códigos, Código de Construção Uniforme (UBC) Zona 4 de 1997 e requer o padrão ASCE, SEI/ASCE 7-5 e 7-10 (SEI/ASCE) Cargas Mínimas de Projeto para Prédios e Outras Estruturas, de acordo com a Sociedade Americana de Engenheiros Civis. O intervalo de testes da ICC ES AC 156 envolvido (cumprido e excedido) está na tabela abaixo. As unidades do CCM CENTERLINE 2500 demonstraram conformidade com o seguinte: nível 100% g do Código de Construção Uniforme (UBC) Zona 4 de 1997 (a zona UBC máxima) Nível 100% g do Código Internacional de Construção de 2009 (IBC), (SEI/ASCE: SDS 1,5 g a 5 Hz e SD 1,2 g a 1 Hz) quando sujeito a um terremoto UBC Zona 4 ou ao evento sísmico IBC Critérios de Horizontal Vertical teste Sps (1) (g) z/h (1) Aflex (1) Arig (1) Aflex/Arig Aflex (1) Arig (1) Aflex/Arig rp/lp ICC-ES-AC156 1,0 1,0 1,6 1,2 1,33 0,67 0,27 2,5 1,0 ICC-ES-AC156 1,5 1,0 2,4 1,8 1,33 1,005 0,402 2,5 1,0 (1) Os equipamentos são qualificados para os valores de Sps e z/h mostrados. As qualificações podem ser válidas para Sps maiores quando z/h for menor do que 1,0. 7

8 Isolação e escoamento Entender e calcular as distâncias mínimas de separação para os equipamentos pode ser crucial e deve ser feito logo no início do projeto. Isso pode ser usado para proteger funcionários e ativos contra os efeitos de tensões elétricas ou de falha funcional do equipamento, através do dimensionamento adequado das distâncias de isolação e escoamento nos equipamentos. Isolação Descrição Requisitos da IEC* Aprovado Entre barramentos 14 mm 3 Entre barras de distribuição 14 mm 3 Escoamento Entre barramentos 16 mm 3 Entre barras de distribuição *IEC , parágrafo mm; tensão nominal de isolamento Ui = 690 V 3 Isolação é a distância mais curta entre duas peças condutoras ou entre uma peça condutora e a superfície limite do equipamento, medido pelo ar. A distância de isolação ajuda a evitar quebra dielétrica entre os eletrodos, causada pela ionização do ar. O nível de quebra dielétrica é também influenciado pela umidade relativa, temperatura e grau de poluição no ambiente. Escoamento é o caminho mais curto entre duas peças condutoras ou entre uma peça condutora e a superfície de aterramento do equipamento, medida ao longo da superfície do isolamento. Uma distância de escoamento adequada ajuda a proteger contra o trilhamento, um processo que produz um caminho parcialmente condutor na superfície de um material isolante como resultado de descargas elétricas. O grau de trilhamento necessário depende de dois fatores principais: o índice comparativo de trilhamento (CTI) do material e o grau de poluição no ambiente. Siga ROKAutomation no Facebook e Twitter. Conecte-se a nós no Linkedin. Allen-Bradley, Arquitetura Integrada, Listen. Think. Solve., PartnerNetwork e Rockwell Software são marcas comerciais da Rockwell Automation, Inc. Publicação 2500-BR002A-PT-P Maio de Rockwell Automation, Inc. Todos os direitos reservados. Impresso nos EUA.