“Sempre que nós temos uma corrente elétrica passando por um condutor, ela está passando por um local desejado, um local controlado. A partir do momento em que essa corrente elétrica deixa de passar por um condutor, e começa a passar pelo ar, podem surgir diversos fenômenos, entre eles: alta intensidade de luz, explosões, fogo… O que pode ser muito perigoso, e é muito perigoso, para aquelas pessoas que se aproximam, principalmente eletricistas e pessoas que operam a rede elétrica.” Assim o professor Vitor Bender, do curso de Engenharia Elétrica da UFSM, explicou de forma sucinta o conceito e a importância do fenômeno do arco elétrico, durante a inauguração do Laboratório de Arcos Elétricos da UFSM, do qual ele é o coordenador. A solenidade ocorreu no início da tarde desta segunda-feira (23) no campus sede da instituição.
O arco elétrico é um fenômeno popularmente conhecido como curto-circuito, causa frequente de incêndios tanto em residências como no comércio e na indústria. Não obstante o seu poder destruidor, um arco elétrico, em ambientes controlados, pode ser usado de forma benéfica, pois a fagulha e o calor produzidos por ele podem ser empregados, por exemplo, para aquecer fornos industriais e acender lâmpadas fluorescentes, letreiros de neon e até mesmo projetores de cinema.
No laboratório inaugurado nesta segunda-feira, serão produzidos curto-circuitos em ambientes controlados, mas o objetivo é estudar formas de prevenção de arcos elétricos indesejados na rede elétrica de alta tensão. Por isso, o laboratório contou com investimento de R$ 1,5 milhão pela concessionária CPFL Energia, por meio do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), e com uma contrapartida de R$ 300 mil da UFSM.
Além de servir à comunidade acadêmica, oferecendo um grande leque de possibilidades em trabalhos de ensino, pesquisa e extensão, o laboratório vai auxiliar a CPFL por meio da realização de ensaios de arcos elétricos, com o objetivo de detectar em que locais da rede eles estão mais propícios a acontecer. Isso é possível porque o laboratório tem a capacidade de simular ambientes externos com diferentes medidas de temperatura, chuva, umidade e até mesmo salinidade do ar (tendo em vista as regiões mais próximas do litoral).
O Laboratório de Arcos Elétricos é dividido em uma sala de máquinas e uma de ensaios. Na primeira, também chamada de subestação, estão os disjuntores de alta tensão, os reatores (que ajustam a variação da corrente elétrica), um transformador (para a reduzir a tensão, em uma variação de 13.800 para 1.100 volts) e os disjuntores de baixa tensão. Trata-se de uma rede trifásica, para a qual foram instalados três eletrodos de cobre na sala de ensaios, onde são produzidos os arcos elétricos.
Por medida de segurança, ninguém fica na sala de ensaios (nem mesmo dentro do prédio do laboratório) durante a produção dos arcos elétricos. Os equipamentos são acionados a partir da sala de observação, no prédio 9E, que abriga o Instituto de Redes Inteligentes e outros laboratórios ligados ao curso de Engenharia Elétrica.
Para conectar os eletrodos durante os ensaios (que podem ser posicionados de diferentes formas, como na vertical e horizontal, por exemplo), é empregado um pequeno “fio de sacrifício” de cobre, chamado assim porque se desmancha em decorrência do calor produzido pelo arco elétrico. Em um dos primeiros ensaios realizados no laboratório, foi possível constatar inclusive a presença, no chão, de gotas de cobre derretido, provenientes dos eletrodos submetidos a altas temperaturas. De acordo com o professor Vitor Bender, um arco elétrico desse tipo pode produzir temperaturas de até 10.000 graus Celsius.
Para medir o calor produzido nos ensaios de arcos elétricos, é usada uma câmera térmica importada dos EUA (com valor avaliado em aproximadamente R$ 500 mil), para cuja compra foi necessária aprovação do exército americano, pois esse tipo de equipamento também é utilizado em testes com armas de fogo. No laboratório da UFSM, a câmera térmica filma os calorímetros posicionados a cerca de um metro de distância dos três eletrodos de cobre. No ensaio mencionado, com uma corrente de aproximadamente 1.600 amperes, a câmera térmica registrou nos calorímetros uma temperatura de 52 graus Celsius. O Laboratório de Arcos Elétricos tem, entretanto, capacidade de produzir correntes elétricas muitos maiores, de até 20.000 amperes – a qual equivaleria, mais ou menos, à corrente de 800 chuveiros elétricos ligados ao mesmo tempo.
Além de temperatura, umidade, salinidade, tensão e corrente elétrica, há um outro parâmetro importante no estudo de arcos elétricos, que é a sua energia incidente, medida em calorias por centímetros quadrados. Existe inclusive uma sigla em inglês para esse cálculo: ATPV – Arch Thermal Performance Value. Ela mede a quantidade de energia dissipada por um arco elétrico acidental. É usada para avaliar os pontos de risco em instalações e redes elétricas, bem como para a fabricação de equipamentos de proteção individual (EPIs).
Pioneirismo – O laboratório da UFSM é o primeiro do país com a finalidade específica de simular arcos na rede elétrica em diferentes condições atmosféricas. No Brasil, a única iniciativa semelhante é o Laboratório de Ensaios de Vestimentas do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo. Porém, esse laboratório tem uma finalidade diferente: a de testar materiais empregados na fabricação de EPIs usados por trabalhadores para a proteção contra arcos elétricos.
Na solenidade de inauguração, que contou com a presença de representantes da CPFL, Reitoria e Prefeitura de Santa Maria, além da comunidade acadêmica, o reitor da UFSM, Luciano Schuch, saudou a união entre instituições públicas e iniciativa privada. “Esta é a forma de desenvolvimento de uma nação, em que os recursos públicos e privados, em parcerias com as instituições de pesquisa, a gente consegue devolver à sociedade como benefício. É quando a gente consegue devolver para a sociedade o investimento que é feito; esses impostos que a gente consegue devolver através de benefício para o trabalhador do setor elétrico e principalmente para a população, que tem um serviço de qualidade sendo prestado”, afirma o reitor.
Texto: Lucas Casali
