Aliás essa é uma situação que deve ser muito bem apreciada por todos, pois principalmente quando há investigação policial, em casos mais graves e a coisa vai parar nos tribunais, os fatos são analisados em termos de “culpa” e “dolo”.

No linguajar comum, o leigo sempre diz: não tive culpa. Mas na justiça a coisa é bem diferente. Quanto a pessoa que praticou o ato causador de acidente, se for constatado que não houve a intenção, Atribui-se ao autor a culpa. Quando há a intenção, atribui-se dolo. Todos os dois casos são passíveis de punição, previstas no código penal. Aliás as condenações podem ser tratadas nas esferas civil e criminal.

A história abaixo ilustra um desses casos onde o executor do ato inseguro não previu o resultado da ação praticada, talvez por ignorância. A empresa também não possuía normas internas explicitas para aquele tipo de atendimento, nem foi abordado o assunto em nenhum dos cursos de segurança interno. Naquela época não havia ainda as exigências sobre a NR10, como hoje. Mesmo assim, após essa época foi dado um curso específico de segurança em eletricidade industrial. È sempre assim, às vezes tem que acontecer uma primeira vez para a gente descobrir que existem pontos falhos ou não previstos na segurança interna. As análises de acidentes servem para isso: levantar as causas e adotar medidas para que no futuro não aconteça. Mas vamos a história.

Ela é focada em segurança, tendo sido inclusive apresentada num seminário de segurança de manutenção há vários anos, possivelmente vinte, se não me falha a memória.

Começa com a solicitação de desligamento de todo o sistema elétrico de uma grande máquina de estocagem, que na verdade possui uma subestação, de onde parte alimentação para vários equipamentos, alguns alimentados com 4160 Volts, outros 440 Volts, fora as tomadas de serviço de 440 V e a iluminação e tomadas de serviço de 220 volts para equipamentos portáteis. O sistema elétrico é descrito sucintamente a seguir e pode ser acompanhado no desenho aqui apresentado, um diagrama unifilar simplificado (cada linha representa 3, visto que o sistema é trifásico):

Numa subestação, um barramento (1) com tensão de 4160 volts, chave seccionadora (2) e fusíveis (3).
Saindo da subestação, um lance de cabos 3x70mm² até uma caixa e depois dela um cabo trifásico extra-flexível, de mesma bitola (4), que termina num sistema enrolador de cabos motorizado, de acionamento automático. Na saída deste, um sistema anéis/escovas (5) faz a interconexão das partes fixa/móveis. Como a máquina possui a parte superior giratória e a subestação desta é na parte superior, outro sistema de anéis/escovas está presente (um jogo de 4 anéis de 4,5m de diâmetro e respectivas escovas (6). Chegando a subestação, uma chave seccionadora (7) seguida dos fusíveis (8) e então o barramento principal da máquina (9). A partir desse , são alimentados alguns equipamentos em 4160 volts e um transformador de 175KVA de 4160 para 440 volts (12) que por sua vez alimenta um barramento de força de 440 volts onde outros equipamentos são alimentados. Os itens (10) e (11) são respectivamente chave seccionadora e fusíveis. Alem dos motores este barramento alimenta também tomadas de serviço de 440 volts, transformadores de comando e transformador de 440/220volts (17) para o serviço de iluminação e tomadas para equipamentos portáteis.

O serviço de manutenção geral, elétrica, mecânica, etc, exigia o desligamento completo de toda a alimentação do sistema. Assim que recebeu os cartões de segurança devidamente preenchidos o eletricista foi para a subestação, desligou a chave seccionadora (2), retirou os fusíveis (3) e colocou a malha de aterramento nos cabos de saída. Assinou o cartão e deu o canhoto para o solicitante. Até aí tudo bem.

Todos os procedimentos foram cumpridos corretamente.

Mais tarde, havendo a necessidade de ligar equipamentos portáteis para utilizar na manutenção da máquina e esta estando desligada, houve um chamado para “a elétrica” disponibilizar alimentação 220 volts no local.

O eletricista que compareceu ao local, poderia ter orientado a cada equipe, que buscasse na ferramentaria uma extensão e ligasse numa tomada externa, existente no piso, sob a máquina em local relativamente próximo.

Mas na intenção de “quebrar o galho”, teve a “brilhante idéia”: alimentar as tomadas de serviço em 220 volts através da tomada externa, utilizando-se de um pequeno pedaço de fio que alguém tinha no local. Isso fez um enorme sucesso, pois com uma medida simples, todas as tomadas de serviço ficaram alimentadas e a iluminação toda disponível pra quem precisasse. Isso teria sido ótimo se outras equipes da elétrica e mecânica não estivessem trabalhando, cada qual em sua área de atuação, conforme se vê a seguir:

Alguns eletricistas de uma equipe iriam fazer a revisão nas conexões do transformador principal, outros do barramento, chaves seccionadoras, etc. Como a máquina estava totalmente desenergizada, acharam dispensável colocar as malhas de aterramento, criando as zonas protegidas nos locais a serem manuseados.

Do mesmo modo as chaves seccionadoras, manuais, não precisavam ser abertas. A chave do barramento do secundário do trafo ficava automaticamente desligada pelo comando de subtenção e precisava ser alimentada para aceitar o rearme manual. Enfim estava tudo certo e não havia tempo a perder, pois a parada para a manutenção tem um tempo previamente pactuado com a produção, findo o qual deve ser devolvida com tudo funcionando. A mecânica por sua vez tinha serviços internos ao corpo da máquina e forçosamente seus funcionários passariam pelo compartimento dos anéis de alta e baixa tensão.

O serviço começou animado e cada etapa vinha sendo cumprida dentro da meta traçada.

Em dado momento, pra sorte dos eletricistas, uma ferramenta escapuliu e projetou-se sobre um segmento do barramento e saiu uma grande faísca quase matando a turma de susto. A isso se seguiu um sentimento de revolta com a situação e comunicado aos que estavam no transformador, que por sorte tinham saído de lá há cinco minutos. Os mecânicos por sorte ainda não tinham entrado no interior da máquina porque precisavam abrir e providenciar iluminação.

“Ai meu Deus, a máquina não está desenergizada. Chamem a segurança”. A confusão estava formada.

Chamaram o eletricista que tinha feito o desligamento e este confirmou que havia desligado e comprovou o desligamento, levando todos os reclamantes na subestação e mostrando a chave seccionadora aberta, os fusíveis retirados e a malha de aterramento colocada, isentando-se da responsabilidade pela ocorrência.

Pediu reforço e seguiram para a máquina em questão. Chegando na subestação desta, mediram a tensão e confirmaram sua existência.

Como se poderia ter tensão se foi confirmado que a máquina estava desenergizada na subestação. Só cabia uma explicação: ela estava sendo alimentada em algum ponto externo do percurso da subestação até a máquina. A questão era descobrir onde e como.

Começaram a procurar fazendo uma inspeção detalhada em toda a periferia da máquina.

Quase por acaso alguém tropeçou num pedaço de fio paralelo, indo de uma tomada externa até um tomada da estrutura inferior da máquina, próxima do solo pouco mais de um metro. A princípio o eletricista que viu estranhou: Ligação de tomada para tomada?!

Aí caiu a ficha. Essa era provavelmente a causa do problema. Removeram a ligação, mediram novamente a tensão e esta tinha sumido, comprovando sua origem. Era quase inacreditável e novidade pois nunca havia acontecido coisa semelhante. Para compreender melhor a ocorrência, pegaram os diagramas de circuito elétrico para analisar e finalmente ficou esclarecido:

Quando se ligou a tomada externa (23) à tomada da máquina(21), através do fio paralelo(22) , energizou-se o transformador de iluminação com 220 volts. Este por sua vez energizou com a tensão de quase 440 volts o secundário do trafo principal, porque a alimentação do trafo de iluminação é independente da chave do secundário do trafo principal. Assim no primário do transformador principal apareceu a tensão alta.

Era incrível. Nunca ninguém havia pensado nesses termos. Bem, a partir daí é fácil imaginar a encrenca: registros de quase acidente, análises, medidas de controle para o futuro, alteração nos padrões de segurança vigentes para evitar novas ocorrências do gênero e reciclar a segurança da turma. Acabaram identificando o autor, mas como não houve dolo, nem machucou ninguém , não o puniram severamente.

No desenho abaixo está representado o diagrama unifilar simplificado conforme já mencionado onde as linhas em vermelho, no sentido da seta em baixo representa o caminho inverso da alimentação externa até o barramento.

O tempo de aceleração pode ser determinado de maneira aproximada pelo conjugado médio de aceleração:

ta = 2.PI.. n . J1 / Ca = 2.PI..n .(Jm+Jce) / (Cmmed – Cmed)

onde:

ta: tempo de aceleração em segundos

Jt: momento de inércia total em Kg.m²

rps: Rotação nominal em rotações por segundo

Cmmed: Conjugado médio de aceleração do motor em Nm.

Cmed: Conjugado médio de aceleração da carga em Nm.

Jm: Momento de inércia do motor.

Jce: Momento de inércia da carga referida ao eixo do motor.

Ca : conjugado médio de aceleração da carga

n = Velocidade em rps

Em alguns casos o momento de inércia é tão grande na partida que só para arrancar a carga teríamos que ter um motor com uma potência muitas vezes superior a de trabalho, caso fosse usado um motor de indução com rotor gaiola.

Aplicação de motores com rotor bobinado e reostato

Relembrando os conhecimentos de máquinas elétricas de CA, (item final) observa-se que os motores assíncronos possuem uma resistência rotórica muito baixa. Isso é ótimo, durante o funcionamento normal, mas é péssimo durante a partida, pois nesse momento, o escorregamento é de 100%, pois o eixo da máquina ainda está parado, então a freqüência no rotor é igual a da rede e o efeito indutivo é muito grande e porisso a corrente fica muito defasada em relação a tensão. Nessas condições , mesmo que a corrente seja muito elevada, não produz potência ativa e porisso não produz torque suficiente para arrastar a carga. Então é necessário que se produza ao mesmo tempo uma redução da tensão para que a corrente diminua e também um refasamento dessas grandezas. Para conseguir isso, um resistor deve ser conectado eletricamente ao circuito do rotor.

Quando a velocidade do rotor começa a aumentar, a frequencia rotórica começa a diminuir e o efeito indutivo também, diminuindo o refasamento da corrente, então, o resistor que fora benéfico no início, vai se tornando inconveniente. Na verdade, é necessário um valor de resistência para cada valor de velocidade e quanto mais essa velocidade aumente menor deve ser o valor da resistência.

O dispositivo capaz de apresentar uma resistência variável em seus terminais é o Reostato. Então, quando um motor assíncrono de indução necessitar partir com uma carga que tenha um momento de inércia muito elevado, este deverá ser de rotor bobinado e um Reostato de partida deverá ser interligado ao mesmo. Tudo isso leva a conclusão que :

O Reostato de partida serve para limitar a corrente de partida e produzir a condição de torque máximo a cada valor de velocidade da máquina. Uma vez concluída a partida o reostato não tem mais utilidade. Assim existe um contator que o curtocircuita. Adicionalmente existe tambem no motor um dispositivo que curtocircuita os aneis e as levanta as escovas.

( Veja a seguir a curva torque x velocidade durante a partida ) – Clique na figura para poder ampliá-la

Aqui observa-se que é produzida uma condição de torque máximo a cada valor de velocidade da máquina. Durante a partida.

Cálculo de um reostato

Sabe-se que mantendo-se constante a torção motora, o escorregamento é diretamente proporcional a resistência rotórica.

Assim, se S1 é o escorregamento relativo a resistência rotórica R1, capaz de criar uma torção C. (Torção = Torque = conjugado).

Desejando-se criar a mesma torção com o escorregamento S2, por exemplo, maior do que S1, é preciso que a resistência rotórica tenha um valor total Rt definido pela seguinte proporção: Rt:R2 = S2:S1 .

O valor da resistência a ser inserida em cada fase é: R = Rt – R1.

O valor dessa resistência pode ser obtido através dessa proporção:

[(Rt – R1)/R1] = [(S2 – S1)/S1]

Donde: R = Rt – R1 = R2 . (S2-S1)/S1,

Em se tratando da partida, quando S1=1 (escorregamento 100%),a resistência de partida será: Ra = R1. (1-S1)/S1.

Considerando agora o escorregamento nominal Sn, ou a plena carga:

Ra = R2 . (1-Sn)/Sn.

Exemplo:

Se um motor funciona a plena carga com um escorregamento de 3% e deseja-se acelerar o motor com uma torção igual ao da plena carga:

Ra = R1 . (1-0,03)/0,03 = R1 . 32,3.

Isso quer dizer que o valor da resistência de partida que deverá ser inserida em cada fase do rotor é 32,3 vezes maior que a resistência por fase do enrolamento rotórico.

Se um motor deve partir com uma torção máxima, é preciso obter-se, por exemplo, através do traçado do diagrama circular, o valor do escorregamento que fornece a torção máxima. (não será mostrado aqui como se constrói esse diagrama, pois foge ao objetivo principal). Os interessados deverão procurar na bibliografia indicada).

Supondo que a torção máxima se verifica com o escorregamento 10 %, o valor de resistência a ser inserido em cada fase do rotor no momento da partida é:

Ra = R2 . (1 – Sm ) / Sm = R2 (1 – 0,1)/ 0,1 = R2 . 9.

Isto significa que nas condições descritas, o valor da resistência de partida, deve ser proporcional ao valor da corrente que produz uma torção desejada. Isso tambem é obtido no mencionado diagrama circular.

Uma vez obtido o valor da resistência de partida, esse deve ser subdividido em partes de forma que a partida se processe com uma torção quase constante (conforme se viu no gráfico acima), ao aumentar as rotações do motor e ao diminuir o valor da resistência Ra inserida.

Teoria dos Motores elétricos CA:

Clique na figura abaixo para ampliar:

L1 Indutância Estatórica

L2 Indutância Rotórica

R1 Resistência Estatórica

R2 Resistência Rotórica

A fem rotórica E₂ com o motor funcionando com escorregamento “s”, é expressa por:

E₂(s)= 10^-8.2,22. f_M.N₂.f1.s = E₂.(1).s

A impedância rotórica é dada por: (Clique na figura para ampliar )

por esta expressão, a corrente de fase rotórica, com o motor funcionando com escorregamento “s”, é a mesma que se obteria, mantendo o rotor parado e aumentando o valor da resistência de fase rotórica para o valor R2/s.

Sendo s < 0 , R2/s > R2.

A rotação mecânica do rotor, produz o mesmo efeito do aumento da resistência de fase rotórica.

No transformador concebido acima:

V1 = – E1 e E2(1) = E1/m

Onde m = E1/E2(1) e E2(1) é a fem que se induz em cada fase rotórica quando o rotor ainda estiver parado, ou seja, s = 1.

O fluxo f1, que é o produto da indutância pela corrente que a atravessa, fica inalterado, tanto a vazio quanto com carga.

Se o motor funcionar com carga, em cada fase circulará a corrente:

Fontes:

MARTIGNONI, Afonso. Máquinas de corrente alternada. Editora Globo.Porto Alegre. RS.1968

GONÇALVES, João Roberto Vasco. Curso de reostatos líquidos. Vitória. ES. 2006

Roberto Vasco – 12/08/2007