base científica e normativa para fontes fotovoltaicas conferência

BASE CIENTÍFICA E NORMATIVA PARA FONTES FOTOVOLTAICAS
CONFERÊNCIA INTERNACIONAL DE ENERGIAS INTELIGENTES
CIEI & EXPO 2016
Anderson Konescki Fernandes 1, André Konescki Fernandes 2, Vinícius Ayrão 3, Priscila
Alves 4
1 Koneski
Fernandes Engenharia, Joinville, Brasil, [email protected]
2 Konescki
Fernandes Engenharia, Joinville, Brasil, [email protected]
3 Sinergia,
Rio de Janeiro, Brasil, [email protected]
4 Sinergia,
Campinas, Brasil, [email protected]
Resumo: Análise de risco para observação das normas regulamentadoras do MTE, Normas ABNT, e,
legislação complementar. Para modelo de microgeração, minigeração, e, usina solar isoladas, ou, ligadas
ao SEP. que atenda a NR 10 e demais normas regulamentadoras. Para criação de modelos acadêmico com
bases científicas e técnicas, para fontes Fotovoltaicas. Palavras chave: Norma Regulamentadora,
Normas ABNT, choque-elétrico, arco-elétrico, Raios.
A geração de energia fotovoltaica, Micro geração ou Grandes Usinas Solares, no Brasil vem se
tornando uma realidade no Brasil. Empreendimentos para construção usinas, e, muitos projetos baseados
em usinas construídas no estrangeiro. Esta seguindo normas extrangeiras como DIN, BS, NEC/NEMA,
JS, CSA, NF, UNI.
Quando falamos de qualquer projeto desenvolvido em território brasileiro devem observar
normas ABNT e nas Normas Regulamentadores NR publicadas pelo ministério do trabalho. Para objeto
de projeto devemos ter as normas já publicadas na ABNT, e, normas IEC quando não houver uma norma
junto a ABNT.
10.1.1 Esta Norma Regulamentadora - NR estabelece os requisitos e condições mínimas
objetivando a implementação de medidas de controle e sistemas preventivos, de forma a
garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores que, direta ou indiretamente, interajam
em instalações elétricas e serviços com eletricidade.
Como citado na Norma Regulamentadora 10, a NR 10:
10.1.2 Esta NR se aplica às fases de geração, transmissão, distribuição e consumo, incluindo
as etapas de projeto, construção, montagem, operação, manutenção das instalações
elétricas e quaisquer trabalhos realizados nas suas proximidades...
Uma usina solar sempre estará fazendo a geração. Em se tratando de uma usina solar ligado a
SIN temos apenas geração, e, a interligação dela com a transmissão de energia elétrica. Se tratando uma
usina isolada temos a geração e o consumo de energia elétrica.
...observando-se as normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na
ausência ou omissão destas, as normas internacionais cabíveis.
Para fins de normatização é reconhecida a ABNT como Forum de Normatização brasileiro.
Importante salientar que a hierarquia de normatização segue Sinmetro, Conmetro, e, Inmtro. Podendo
existir normatização complementar por parte do Corpo de Bombeiros do respectivo estado, e, normas das
prefeituras conforme código de postura dos municípios.
O caso é importante e pouco conhecido da norma IEC 62.793 Proteção de pessoas contra
descargas atmosféricas em ambientes abertos, pois, há omissão das normas nacionais. Tratasse da norma
IEC proteção de pessoas em local de publico. Como não existe norma para este tipo proteção junto a
ABNT se faz necessário utilizar a própria norma IEC 62.793, pois, esta norma é o que a própria NR 10
define como norma internacional cabível.
Os projetos devem fazer a classificação das influências externas. Dentre os itens que dcve ser
apreciado está a competência das pessoas. Conforme NBR 5410 tabela 4.2.6.2.1.. Dentro da NR 10 temos
a figura do habilitado e qualificado para NBR 5410 tabela 4.2.6.2.1 é classificado como BA 5, e,
capacitado enquadrado como NBR 5410 tabela 4.2.6.2.1 é classificado como BA 4. Para as competências
BA 1, BA 2, e, BA 3 não existe amparo legal para interação com a planta Fotovoltaica.
Competência das Pessoas.
Apesar de alguns fabricantes alegarem que conforme NR 10 diz em potência inferior a 75 kW
não é necessário a exitencia de prontuário. A documentação mínima conforme a NR 10 é . A nr 10 não
exime
nenhuma
planta
da
analise
de
riscos
elétricos,
e,
riscos
contribuintes.
10.2.4 Os estabelecimentos com carga instalada superior a 75 kW devem constituir e manter o Prontuário
de Instalações Elétricas, contendo, além do disposto no subitem 10.2.3
6.1.8.1 A instalação deve ser executada a partir de projeto específico, que deve conter, no mínimo:
a) plantas;
b) esquemas unifilares e outros, quando aplicáveis;
c) detalhes de montagem, quando necessários;
d) memorial descritivo da instalação;
e) especificação dos componentes (descrição, características nominais e normas que devem atender);
f) parâmetros de projeto (correntes de curto-circuito, queda de tensão, fatores de demanda
considerados, temperatura ambiente etc.).
6.1.8.2 Após concluída a instalação, a documentação indicada em 6.1.8.1 deve ser revisada e
atualizada de forma a corresponder fielmente ao que foi executado (documentação "como
construído", ou “as built”).
A NBR 5410 descreve os documentos básicos para
6.1.8.3 As instalações para as quais não se prevê equipe permanente de operação, supervisão e/ou
manutenção, composta por pessoal advertido ou qualificado (BA4 ou BA5, tabela 18), devem ser
entreguesa companhadas de um manual do usuário, redigido em linguagem acessível a leigos, que
contenha, no mínimo, os seguintes elementos:
a) esquema(s) do(s) quadro(s) de distribuição com indicação dos circuitos e respectivas finalidades,
incluindo relação dos pontos alimentados, no caso de circuitos terminais;
b) potências máximas que podem ser ligadas em cada circuito terminal efetivamente disponível;
c) potências máximas previstas nos circuitos terminais deixados como reserva, quando for o caso;
d) recomendação explícita para que não sejam trocados, por tipos com características diferentes, os
dispositivos de proteção existentes no(s) quadro(s).
10.2.1 Em todas as intervenções em instalações elétricas devem ser adotadas medidas preventivas
de controle do risco elétrico e de outros riscos adicionais, mediante técnicas de análise de risco, de
forma a garantir a segurança e a saúde no trabalho.
Para fins de instalações elétricas prediais, em baixa tensão, com freqüência de até 400 Hertz
temos dois riscos elétricos.
Choque elétrico devido ao contato direto com partes energizadas, ou, contato indireto devido a
massas não destinadas a condução estarem energizadas. Aqui reside a importância do aterramento
elétrico, o choque elétrico está ligado a Corrente de Curto Circuito Mínima, portanto, o aterramento é
determinante da boa proteção contra choque elétrico. È importante lembrar que muitas das usinas solares
implantadas no Brasil estão na região nordeste, onde, predomina o clima árido, e, semi-árido.
Segundo, o arco elétrico devido a um curto circuito tem fases, ou, fase e neutro, ou, fase terra.
Causando uma liberação de energia. As plantas solares têm um fato diferente em relação ao padrão de
proteção de instalações elétricas. Como as placas solares, e, os conjuntos de bateria funcionam em
corrente contínua o tipo de arco elétrico é mais severo, e, mais difícil de interromper a correntes continua
em caso da falta aumentando a categoria de arco elétrico.
Em proteção através da coordenação e seletividade é estudado a interrupção do circuito de
corrente alternada. No caso de plantas solares temos muito forte a questão da interrupção do circuito em
corrente continua existem menos estudos, e, uma maior dificuldade em interromper uma corrente que não
passa pelo zero. Portanto, dimensionar Cabos, Disjuntores, Fusíveis levando em conta a Corrente
Contínua.
Os riscos de campo eletro-magnetico para instalações de baixa tensão não é significativo no
âmbito da micro geração, e, mini-geração. Porém, pode se objeto de analise e medições quantitativa. No
caso de usinas solares integradas ao SIN deverão ser feita a medição segundo a norma ABNT NBR 15
ABNT NBR 25.415 Métodos de medição e níveis de referência para exposição a campos elétricos e
magnéticos na frequência de 50 Hz e 60 Hz.
Risco Adicionais:
Uma Analise Preliminar de Risco (APR) para os riscos existentes em uma planta solar.
Exemplo de APR.
Os Riscos eletricos são apenas dois, porém, os riscos contribuintes são inúmeros. Inicialmente
temos a NR 12 segurança em máquinas e equipamentos.
Plantas solares que utilizem Solar Tracker devem observar a NR 12, pois, o dispositivo solar
tracker é uma equipamento. Portanto, um parque de máquinas onde existir a Solar Tracker deve ter
analise de risco. O parque deve ter um inventário de máquinas e equipamentos. O Solar Tracker deve ser
objeto de avaliação de risco. O projeto mecânico deverá prever forma de travamento da estrutura do Solar
Tracker.
O Solar Tracker é um equipamento. Por definição, um equipamento é uma ferramenta que
aumenta a efetividade de uma operação que envolva dois ou mais objetos. Como o Solar Tracker aumenta
a efetividade e aproveitamento do sol em relação ao posicionamento do painel solar, fazendo acompanhar
o percurso, maximizando o aproveitamento da luz solar.
Deve ser avaliada a insalubridade no âmbito da NR 15. Os compostos químicos que são
utilizados para baterias podem transforma o ambiente do bando de baterias em ambiente insalubre. Neste
caso
a
medição
deve
ser
sempre
quantitativa.
Como neste âmbito existe a necessidade da avaliação ambiental se faz necessário a analise de
risco ambiental e elaboração do Programa de Risco Ambiental como descrito na NR 9. No compor da NR
9 temos a indição de utilizar uma legislação muito mais atual do que figura no texto das normas ACGIH American Conference of Governmental Industrial Higyenists.
NR 20 baterias quando estão em equalização, carregando, liberam hidrogênio na forma de gás.
Salas de bateria, bancos de bateria deverão atender critérios da NR 20 de Classificação de área, e, a
legislação pertinente do INMETRO sobre materiais para áreas classificadas. Uma bateria pode emitir uma
quantidade baixa de H2, gás que requer classificação de área, porém, um banco de baterias produz gás
suficiente para a classificação de uma área. Além disto, para carregamento onde a fonte de eneriga não
apresenta variações temos uma produção de gás H2 conhecida, mas, para o caso de banco de baterias
alimentados por painel solares não há uma fonte regula de entrada de carga, pois, o sol varia com o dia e
com a projeção de sombra de elementos transeuntes (Sombras e Núvens)
NR 33 quando as baterias e demais itens de apoio ao painel solar não são instalados em ambiente
aberto podemos ter a caracterização de um espaço confinado. Pois, espaços de construção, sótãos, e,
locais não destinadas a ocupação contínua do ser humano. Além, do hidrogênio, conforme NR 20, há
liberação de H2S Ácido Sulfídrico na forma gasosa. Como muitos destes ambientes não contam com uma
saída apropriada existe um risco real em espaço confinado.
NR 35 micro geração para edifícios usam os telhados, topos dos edifícios para implantação das
micro usinas solares. Trabalhos em alturas superiores a 2,00 metros exigem procedimentos específicos
contra queda, e, sistemas de ancoragem.
Modelo de Documentação para Usina Solar:
Deve ser elaborado um manual da Usina Solar. Contendo no mínimo:
Analise de Risco especifica para a plantas. No caso de plantas interligadas ao SIN recomenda-se
pelo menos o método HARZOP. Complementarmente deve ser montado prontuário de instalações
elétricas, estudo de coordenação e seletividade, pontos de seccionamento, projeto de proteção contra
descargas atmosféricas conforme IEC 62.793 quando o risco for relevante.
Modelo de interrupção do circuito elétrico para banco de baterias. De forma garantir a
interrupção no caso de falta. Seccionamento para atender a condição de curto circuito mínimo.
Estudo do Curto Circuito mínimo com explicação e definição das condições para especificação
do aterramento elétrico. Definição de qual período deve ser feita as medições de acompanhamento.
Condições mínimas para o aterramento que o aterramento deverá atender. Para o seccionamento
automático da instalação elétrica. Seccionamento em caso de sobre carga.
Dados de coordenação e seletividade, em especial, curto circuito máximo e curtos circuito
mínimo. Onde o curto circuito máximo vai definir a vestimenta anti arco elétrico, e, o curto circuito
mínimo vai definir o aterramento elétrico para proteção contra choques elétricos.
Ponto
onde
ocorre o efetivo seccionamento do circuito elétrico em caso de curto circuito franco.
Pontos de seccionamento e bloqueio do circuito elétrico. Com especicação de compo deverá ser
aplicado o procedimento do captitulo 10.5 da NR10, passo a passo.
Treinamento para os operadores de a usina solar com conteúdo e carga horários específicos.
estes operadores BA 5 Habilitado, BA 5 Qualificado, ou, BA 4 Capacitado.
Programa e planejamento de manutenção da Usina Solar. Contendo itens a serem verificados,
periodicidade das manutenções, vida útil esperada dos componentes (Baterias, Painel Solar, Inversores)
check-list para verificações.
Sejam
Estes documentos acima descritos devem ser elaborados por engenheiro eletricista. Com
habilitação em eletricidade e/ou eletrotécnica. Profissional que estudou matérias como geração de energia
elétrica, distribuição de energia elétrica, sistema elétrico de potência, maquinas elétricas estáticas,
maquinas elétricas girantes.
Considerações Finais
Todos os documentos devem ser elaborados por engenheiro eletricista com habilitação em
eletrotécnica. A Anotação de Responsabilidade Técnica ART deve ser emitida. Conforme NBR
16274:2014 as verificações das usinas solares serem feitas por profissional. E para consultar o CREA
para verificar esta atribuição.
As questões sobre as polemicas de sombreamento de atribuições. A própria ABNT NBR se
exime de determinar quem é a pessoa competente, mas, ABNT NBR 16274:2014 Sistemas fotovoltaicos
conectados à rede — Requisitos mínimos para documentação, ensaios de comissionamento, inspeção e
avaliação
de
desempenho.
Ainda, a ABNT NBR 16274:2014 ampliar o escopo. Englobando não só a operação por pessoal
BA 5 passando a incluir o pessoal BA 4 (Pessoas Quaisquer), e, os requisitos que o BA4 precisa atender.
Treinamento específico para os profissionais para o operador de Usina Solar. Observando a
geração em corrente continua, armazenamento em corrente continua, inversores, string box, e, a
interligação ou não ao sistema elétrico nacional. Com instrução aos riscos específicos da usina solar.
Glossário:
1.
Alta Tensão (AT): tensão superior a 1000 volts em corrente alternada ou 1500 volts em corrente
contínua, entre fases ou entre fase e terra.
2. Área Classificada: local com potencialidade de ocorrência de atmosfera explosiva.
3. Baixa Tensão (BT): tensão superior a 50 volts em corrente alternada ou 120 volts em corrente
contínua e igual ou inferior a 1000 volts em corrente alternada ou 1500 volts em corrente
contínua, entre fases ou entre fase e terra.
4. Curto Circuito Máximo: Nivel Máximo do Curto Circuito, e, seccionamento em curtocircuito.
5. Curto Circuito Mínimo: Proteção contra choque elétrico, e, seccionamento em sobrecarga.
6. Equipamento Segregado: equipamento tornado inacessível por meio de invólucro ou barreira.
7. Impedimento de Reenergização: condição que garante a não energização do circuito através de
recursos e procedimentos apropriados, sob controle dos trabalhadores envolvidos nos serviços.
8. Pessoa Advertida: pessoa informada ou com conhecimento suficiente para evitar os perigos da
eletricidade.
9. Risco Elétrico = Choque Eletrico, Arco Eletrico, Campo Eletro-Magnetico.
10. Risco adicionais: especialmente quanto a altura, confinamento, explosividade, umidade, poeira,
fauna e flora e outros agravantes, adotando-se a sinalização de segurança.
11. Risco: capacidade de uma grandeza com potencial para causar lesões ou danos à saúde das
pessoas.
12. Riscos Adicionais: os demais grupos, fatores de risco, além dos elétricos, específicos de cada
ambiente de Trabalho, direta ou indiretamente, possam afetar a segurança e saúde no trabalho.
13. Sistema Elétrico Nacional SIN: Sistema Eletrico que inter-liga demais unidade de geração
destinados para alimentar a distribuição de energia elétrica.
14. Sistema Elétrico de Potência (SEP): conjunto das instalações e equipamentos destinados à
geração, transmissão e distribuição de energia elétrica até a medição, inclusive.
15. Travamento: ação destinada a manter, por meios mecânicos, um dispositivo de manobra fixo
numa determinada posição, de forma a impedir uma operação não autorizada.
Referencias:
Professor João Cunha apresentado – ENIE 2016 – Requisitos de Segurança para instalações
Fotovoltaicas conforme ABNT e IEC.
ABNT NBR 5410:2014 Instalações Eletricas em Baixa Tensão.
ABNT NBR 5419:2016 Proteção contra descarga atmosférica – Parte 1: Princípios Gerais;
ABNT NBR 5419:2016 Proteção contra descarga atmosférica – Parte 2: Gerenciamento Risco;
ABNT NBR 5419:2016 Proteção contra descarga atmosférica – Parte 3: Princípios Gerais;
ABNT NBR 5419:2016 Proteção contra descarga atmosférica – Parte 4: Princípios Gerais;
ABNT NBR 7117:2009 Método de Wenner.
ABNT NBR 14200:1998 Acumulador Ácido Chumbo.
ABNT NBR 14201:1998 Acumulador Níquel Cádmio Estacionário – Especificação.
ABNT NBR 14202:1998 Acumulador Níquel Cádmio Estacionário – Ensaio.
NBR 15749 - Malha de aterramento.
ABNT NBR 16149:2014 Sistemas fotovoltaicos (FV) – Características de Interface de conexão
com a rede elétrica de distribuição.
ABNT NBR IEC 62116:2012 Procedimento de ensaio de anti-ilhamento para inversores de
sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica.
ABNT NBR 10899:2013 Energia Solar Fotovoltaica – Terminologia.
ABNT NBR 11704:2008 Sistemas fotovoltaicos – Classificação.
ABNT NBR 16274:2014 Sistemas fotovoltaicos conectados à rede — Requisitos mínimos para
documentação, ensaios de comissionamento, inspeção e avaliação de desempenho.
IEC 62.793 Proteção de pessoas contra descargas atmosféricas em ambientes abertos.