Estudo de Arco Elétrico

O que é um estudo de arco elétrico?

Quando falamos em riscos elétricos, normalmente pensamos em choque elétrico e curto-circuito. Mas existe um fenômeno igualmente devastador e menos conhecido fora dos círculos técnicos: o arco elétrico. Ele ocorre quando uma falha elétrica cria um arco através do ar, liberando energia térmica, sonora e radiação intensa. A temperatura pode chegar a 20.000 K.

O estudo de arco elétrico, ou análise de energia incidente, é a avaliação técnica que estima a gravidade desse evento. Ele tem dois objetivos principais:

Determinar a energia incidente (cal/cm²) a que um trabalhador pode estar exposto;

Definir os equipamentos de proteção individual (EPIs) e procedimentos adequados para minimizar os riscos.

O que é energia incidente?

Tanto a NFPA 70E quanto a IEEE 1584 definem energia incidente como a quantidade de energia térmica, por unidade de área, que atinge uma superfície (normalmente o corpo do trabalhador) durante um arco elétrico, a uma determinada distância. Essa energia é expressa em calorias por centímetro quadrado (cal/cm²) e define a severidade do risco.

A evolução dos estudos de arco elétrico

Os estudos sobre arco elétrico e energia incidente vêm evoluindo há décadas, mas foi a partir da década de 1980 que começaram a ganhar corpo com trabalhos experimentais e modelos matemáticos iniciais, como os desenvolvidos por Ralph Lee.

A partir dos anos 2000, com a publicação da primeira edição da IEEE 1584 em 2002, esses estudos ganharam maior padronização e reconhecimento mundial. Desde então, normas internacionais como a NFPA 70E, dedicada à segurança elétrica no ambiente de trabalho, e as versões atualizadas da IEEE 1584 vêm sendo aprimoradas continuamente, incorporando novos dados experimentais e práticas mais robustas.

Além das normas, a evolução de tecnologias de proteção, como EPIs com classificação de resistência ao arco e equipamentos de proteção coletiva, e a modernização dos projetos elétricos, tornaram o ambiente industrial e comercial muito mais seguro. O que antes era uma área carente de metodologia clara, hoje conta com ferramentas computacionais precisas e procedimentos técnicos amplamente reconhecidos pela comunidade elétrica internacional.

Os componentes de um estudo de arco elétrico

Um estudo de arco elétrico é composto por alguns elementos:

• O cálculo da corrente de falha de arco, que representa a intensidade da corrente durante o evento;
• A determinação da energia incidente, que quantifica o calor liberado sobre o trabalhador;
• A definição do limite de arco elétrico, que delimita a distância de referência em torno do equipamento para avaliação do risco térmico.

Com base nesses resultados, é possível selecionar EPIs adequados, como vestimentas e acessórios com classificação de resistência ao arco suficiente para proteger o trabalhador.

Além disso, essas informações são fundamentais para:

Elaborar as etiquetas de segurança dos equipamentos, contendo dados sobre energia incidente e distância segura;

Definir os parâmetros das autorizações de trabalho energizado, garantindo que o trabalhador esteja ciente dos riscos e protegido de forma adequada.

Normas Internacionais

Qual norma exige a realização desse estudo?

A resposta está principalmente na NFPA 70E, especificamente no item que trata da Avaliação de Risco de Arco Elétrico. Essa norma exige que a seleção dos EPIs seja feita por dois caminhos possíveis:

1. Pelas categorias de EPI, utilizando tabelas que relacionam tipos de equipamentos e condições operacionais com categorias mínimas de proteção;
2. Por meio da análise de energia incidente, onde são realizados cálculos para estimar a quantidade de energia térmica liberada durante um arco elétrico.

O método de categorias é prático para situações padronizadas, mas a análise de energia incidente traz precisão técnica, especialmente em instalações complexas. Embora a NFPA 70E não determine um método de cálculo obrigatório, na prática mundial, a metodologia mais adotada é a IEEE 1584, por sua base empírica robusta.

IEEE 1584

A IEEE 1584 é a principal norma internacional que define como calcular o risco térmico causado por um arco elétrico em instalações elétricas.

Seu título completo é IEEE 1584 – Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations (Guia para a Realização de Cálculos de Risco de Arco Elétrico).

Publicada pela IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), essa norma é referência mundial quando o assunto é segurança contra arco elétrico em sistemas elétricos de potência.

Objetivo da IEEE 1584

O objetivo da IEEE 1584 é fornecer métodos de cálculo, baseados em extensa validação experimental, que permitem estimar a quantidade de energia térmica liberada durante um arco elétrico.

Com base nessa energia térmica, a norma orienta:

• O cálculo da energia incidente (em cal/cm²);
• A determinação da corrente de arco;
• A definição da distância segura de trabalho (arc flash boundary);
• A seleção de Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) apropriados.

A IEEE 1584 é obrigatória no Brasil?

Formalmente, não existe obrigatoriedade legal de seguir a IEEE 1584 no Brasil. No entanto, a NBR 17227:2025, norma brasileira publicada pela ABNT, adota a IEEE 1584 como principal referência metodológica para os cálculos de energia incidente.

Na prática, empresas que buscam atender à NR 10 e garantir a segurança adequada em suas instalações acabam utilizando a IEEE 1584 como base técnica.

O estudo vai além da energia incidente

Embora muitas pessoas associem o estudo de arco elétrico apenas ao cálculo da energia incidente, um estudo completo abrange outros aspectos, como:

• Avaliação do risco de choque elétrico;
• Definição dos controles de risco;
• Determinação e fixação das etiquetas de segurança nos equipamentos, informando sobre o risco de arco.

Além disso, para calcular corretamente a energia incidente, é necessário já ter realizado estudos prévios, como:

• O estudo de curto-circuito, que determina a corrente de falta disponível em cada ponto da instalação;
• O estudo de proteção e seletividade, que define o tempo que os dispositivos de proteção levam para eliminar a falha.

Se esses estudos não estiverem atualizados ou se houver dúvidas sobre sua precisão, novas análises devem ser realizadas, sempre utilizando metodologias reconhecidas.

Etapa 1: Coleta de Dados – A Base de um Estudo Confiável

A primeira etapa de um estudo de arco elétrico é a coleta e organização dos dados elétricos do sistema. Esses dados são fundamentais para garantir a precisão dos cálculos e podem ser divididos em três grupos principais:

• Dados de impedância do sistema, utilizados no estudo de curto-circuito para calcular a corrente de falha disponível;
• Informações dos dispositivos de proteção, como disjuntores e relés, que determinam a duração do arco (ou seja, o tempo que a falha permanece ativa antes da proteção atuar);
• Dados construtivos dos equipamentos, incluindo dimensões dos invólucros, distâncias entre barramentos e configuração dos eletrodos, que influenciam diretamente no comportamento do arco elétrico.

Dependendo da idade da instalação e da qualidade da documentação existente, essa etapa pode consumir bastante tempo e esforço. Em sistemas antigos ou pouco documentados, é comum que alguns dados estejam incompletos ou desatualizados. Nesses casos, o uso de hipóteses conservadoras, devidamente documentadas no relatório, é uma prática aceita e recomendada.

Criando o modelo computacional

Após reunir as informações disponíveis, o próximo passo é modelar o sistema elétrico em um software especializado, como ETAP®, EasyPower ou SKM. Esses softwares oferecem bibliotecas com dados típicos de equipamentos, facilitando a criação do diagrama unifilar e a entrada dos parâmetros necessários.

Etapa 2: Determinação da Corrente de Falha Disponível

Depois que o modelo computacional do sistema elétrico está montado, o próximo passo é calcular a corrente de curto-circuito trifásico disponível em cada ponto da instalação. Esse valor é essencial porque a energia incidente gerada por um arco elétrico depende diretamente da magnitude da corrente de falha que alimenta o arco.

A corrente de curto-circuito funciona, nesse contexto, como uma indicação do nível de corrente disponível para alimentar o arco elétrico. Quanto maior a corrente disponível, maior tende a ser a potência do arco e, consequentemente, o risco térmico associado. No entanto, é importante destacar que nem sempre a maior corrente de falta resulta na maior energia incidente — há outros fatores envolvidos, como o tempo de atuação da proteção e a geometria do equipamento.

Etapa 3: Cálculo da Corrente de Curto-Circuito de Arco

Na etapa anterior, calculamos a corrente de curto-circuito trifásico "bolted", que representa um curto sólido, sem obstáculos entre os condutores. Esse tipo de corrente é usado principalmente para verificar a capacidade de interrupção dos dispositivos de proteção.

Porém, durante um arco elétrico, a situação é diferente. O arco não ocorre em um contato sólido: há uma lacuna no ar entre os condutores, criada pelo derretimento ou afastamento dos elementos metálicos que iniciaram a falha. Essa lacuna gera um plasma altamente condutivo, que permite a passagem da corrente elétrica, mas com características distintas do curto-circuito convencional.

Essa corrente que atravessa o arco é chamada de corrente de falha de arco, e seu cálculo exige a consideração de diversos fatores definidos na IEEE 1584, como:

• A corrente trifásica de curto-circuito;
• O espaçamento entre os barramentos (ou entre os eletrodos);
• A configuração geométrica do arco (vertical, horizontal, em caixa aberta ou fechada);
• A tensão do sistema.

ABNT NBR 17227

A publicação da NBR 17227:2025 trouxe ao Brasil diretrizes específicas para o gerenciamento do risco de arco elétrico, um tema que, até então, não era tratado de forma aprofundada nas normas nacionais.

Ela define parâmetros técnicos claros para o cálculo da energia incidente e estabelece critérios objetivos para a proteção dos trabalhadores que atuam em áreas com potencial de arco elétrico.

Esse avanço representa uma mudança significativa quando comparado à NR 10. Apesar de ser a principal referência nacional em segurança elétrica, a NR 10 praticamente não aborda o arco elétrico nem a energia incidente.

A NBR 17227 veio suprir essa necessidade prática, estabelecendo diretrizes sobre como estimar a energia térmica liberada em um arco elétrico — a chamada energia incidente. A partir desse cálculo, a norma orienta como determinar a distância-limite de arco e como selecionar a vestimenta e os EPIs adequados para proteger o trabalhador. Outro aspecto importante é a exigência de sinalização visível nos quadros elétricos, indicando claramente os riscos presentes.

A aplicação da NBR 17227 é especialmente importante para empresas que realizam manobras em painéis energizados, manutenção em subestações ou qualquer tipo de intervenção em quadros elétricos onde o arco elétrico pode representar um risco potencial.

Conclusão

A evolução das normas e dos estudos sobre arco elétrico nos mostra que a segurança elétrica deixou de ser baseada apenas na experiência ou em recomendações genéricas. Hoje, contamos com metodologias validadas, ferramentas computacionais precisas e diretrizes claras — como a NBR 17227 — que permitem quantificar riscos e definir medidas de proteção proporcionais à realidade de cada instalação.