Este artigo aborda os requisitos da norma IEC 61243-1:2021 para a validação de detectores de tensão por contato, tipo capacitivo, classificado como Grupo 3, Categoria L, destacando a importância dos ensaios exigidos para a segurança dos eletricistas. A norma estabelece critérios de projeto, desempenho e métodos de ensaio, garantindo a eficiência, confiabilidade e segurança desses dispositivos na detecção de tensão em sistemas elétricos de 1 kV a 800 kV CA (Corrente Alternada). O uso do detector possibilita a verificação segura de circuitos energizados antes de se iniciar uma atividade de manutenção. Além de especificar requisitos de resistência a sobretensões, impactos, vibrações, variações climáticas e umidade, a norma exige que os detectores forneçam indicações claras da presença de tensão e sejam imunes a interferências eletromagnéticas. Os ensaios incluem ensaios de resistência mecânica, precisão, isolação e durabilidade, seguindo protocolos rigorosos para garantir conformidade. Qualquer falha pode comprometer a segurança do operador, tornando essencial o uso de dispositivos ensaiados e certificados.
1. Introdução
Este artigo aborda a importância do cumprimento dos requisitos estabelecidos pela norma IEC 61243-1 para garantir a confiabilidade dos detectores de tensão, destacando a relevância dos ensaios para a segurança dos usuários.
O detector de tensão analisado neste estudo é do tipo capacitivo, por contato, classificado como Grupo 3, Categoria L, conforme os requisitos da norma IEC.
A IEC 61243-1:2021 – Live working – Voltage detectors – Part 1: Capacitive type to be used for voltages exceeding 1 kV AC – é uma norma da International Electrotechnical Commission (IEC) que especifica os requisitos e métodos de ensaio para detectores de tensão capacitivos por contato. Seu principal objetivo é assegurar que esses dispositivos sejam eficientes, confiáveis e seguros, atendendo a padrões rigorosos que evitam falhas durante sua utilização, especialmente em ambientes de alta tensão.
De acordo com essa norma, um detector de tensão capacitivo é um instrumento portátil projetado para indicar a presença ou ausência de tensão em sistemas elétricos de 1 kV a 800 kV CA (Corrente Alternada), operando em frequências de 50 Hz e/ou 60 Hz, por meio do contato direto com um condutor ou ponto energizado.
A norma IEC estabelece requisitos de projeto, métodos de ensaio e critérios de desempenho para garantir o funcionamento adequado desses detectores sob diferentes condições operacionais e ambientais. Além disso, define aspectos construtivos, operacionais e de ensaio necessários para assegurar que os dispositivos sejam adequados ao uso nas condições exigidas.
Os detectores de tensão desempenham um papel fundamental na segurança dos trabalhadores, sendo seu uso previsto no item 10.5 da Norma Regulamentadora 10 (NR 10) do Ministério do Trabalho e Emprego. Essa regulamentação permite que eletricistas verifiquem, de forma segura, a presença de tensão elétrica em componentes de um sistema elétrico, reduzindo os riscos de acidentes.
2. Os Ensaios Requeridos pela IEC
2.1 Requisitos
Para os detectores de tensão do tipo capacitivo, a norma IEC estabelece que esses instrumentos devem ser submetidos a ensaios elétricos e mecânicos, para garantir a segurança e precisão durante o uso. Esses ensaios incluem a isolação, a indicação clara de presença de tensão e a resistência de contato, além de ensaios mecânicos como ensaios de impacto, vibração, temperatura e umidade. A norma também estabelece requisitos para a precisão e a faixa de medição desses instrumentos, bem como para sua ergonomia e segurança no manuseio.
O detector deve ser capaz de identificar com precisão a presença de tensão em sistemas elétricos de corrente alternada e operar dentro das faixas de tensão especificadas, garantindo medições confiáveis. Deve ser projetado para suportar sobretensões transitórias sem comprometer sua funcionalidade ou a segurança do usuário.
O instrumento deve fornecer uma indicação clara da presença de tensão, por meio de luzes LED, displays e sinais sonoros, garantindo que a informação seja facilmente perceptível em diferentes condições de iluminação e ambientes ruidosos. Também deve ser imune a interferências eletromagnéticas e outras fontes de ruído que possam afetar sua precisão.
A robustez é um fator essencial, exigindo que o detector seja resistente a impactos, vibrações e condições climáticas adversas. O design deve minimizar riscos de choque elétrico, incorporando isolamento adequado e materiais não condutores. Além disso, deve atender aos requisitos de proteção contra contato direto e indireto, garantindo maior segurança ao usuário.
O detector deve passar por ensaios rigorosos de desempenho, segurança e durabilidade, assegurando seu funcionamento adequado em condições reais de operação.
2.2 Classificação do detector de tensão por grupos
A classificação do detector de tensão pode ser feita através de grupos, definidos no item 4.2.2 da norma IEC 61243-1. Quanto ao grupo o detector de tensão por contato pode ser:
- Grupo 1 (G1) – Indicação através de no mínimo dois sinais ativos diferentes, onde uma forma de sinalização indica “TENSÃO PRESENTE” e a outra indica “TENSÃO NÃO PRESENTE”. Nesse grupo não é necessário procedimento de stand by no instrumento.
- Grupo 2 (G2) – Indicação através de no mínimo um sinal ativo que deve dar a indicação de “TENSÃO NÃO PRESENTE”. Este grupo não se aplica ao Detector de tensão em análise.
- Grupo 3 (G3) – Indicação através de no mínimo um sinal ativo que deve dar a indicação de “TENSÃO PRESENTE”. Nesse grupo, é necessário que o instrumento tenha procedimento de stand by.
2.3 Classificação do detector de tensão por Categoria
A classificação do detector de tensão pode ser feita através de categorias definidas no item 4.4.1.2 da norma IEC 61243-1. Quanto a categoria o detector de tensão pode ser classificado como:
- Categoria L – Instrumento sem extensão do eletrodo de contato.
- Categoria S – Instrumento com extensão do eletrodo de contato.
2.4 Metodologia Aplicada para os Ensaios
Os ensaios nos detectores de tensão foram realizados cumprindo todos os requisitos definidos na norma IEC 61243-1/2021 – Live working – Voltage detectors – Part 1: Capacitive type to be used for voltages exceeding 1 kV AC.
2.5 Condições atmosféricas
O item 6.1.2 da IEC 61243-1 define as condições atmosféricas para a realização dos ensaios de tipo. Os ensaios foram realizados em ambiente controlado, de acordo com parâmetros estabelecidos na norma IEC 60068-1 para medições e ensaios:
- Temperatura ambiente: 15 °C a 35 °C;
- Humidade relativa: 25 % a 75 %;
- Pressão atmosférica: 86 kPa a 106 kPa.
Para ensaios de tipo, os detectores de tensão, disponibilizados, foram submetidos às condições atmosféricas de laboratório por pelo menos 4 horas, antes de serem submetidos ao grupo de ensaios.
2.6 Ensaios de Tipo
Neste artigo, serão apresentados alguns dos ensaios realizados para a adequação do detector de tensão aos requisitos da norma IEC 61243-1.
De acordo com o item 6.1.4.1 da IEC 61243-1, os ensaios de tipo devem ser conduzidos em três detectores de tensão completamente montados, incluindo a extensão do eletrodo de contato, quando necessário e aplicável, conforme as instruções de uso. Esses ensaios devem seguir a sequência estabelecida no Anexo C da IEC Tabelas C1 e C2 (ver Tabelas 1 e 2).
Como critério de aprovação, a norma IEC determina que, em um grupo de três detectores, se mais de um não for aprovado, o ensaio será considerado falho. Caso apenas um detector falhe, toda a sequência do ensaio de tipo deve ser repetida em um novo conjunto de três detectores. Se, nessa repetição, qualquer um dos detectores não for aprovado, o ensaio será definitivamente considerado como reprovado.
2.7 Sequência dos Ensaios de Tipo
Os ensaios são realizados conforme a sequência definida no Anexo C da norma IEC 61243-1. A tabela 1, que foi originada a partir da tabela C1, do anexo C da norma IEC 61243- 1, apresenta a sequência que os ensaios devem ser realizados. Os ensaios com o mesmo número sequencial ordem ser executados em qualquer ordem que seja mais conveniente.
A sequência dos ensaios é essencial para garantir que os detectores de tensão sejam ensaiados de forma estruturada e eficiente. Inicialmente, são verificadas características básicas, como dimensões, visual e marcações, antes de submeter o dispositivo às condições mais rigorosas. Essa lógica para realização dos ensaios evita a realização de ensaios complexos em detectores que não atenderiam aos requisitos iniciais, otimizando tempo e recursos.
Tabela 1 – Ordem sequencial para realização dos ensaios de tipo
A tabela 2, que foi originada a partir da tabela C2, do anexo C da norma IEC 61243-1, define os ensaios de tipo que podem ser executados de forma aleatória, na sequência que for mais conveniente.
Tabela 2 – Ensaios de Tipo Fora da Sequência
2.8 Ensaios Funcionais
Os ensaios funcionais são fundamentais para garantir a segurança e a confiabilidade dos detectores de tensão capacitivos. Como esses dispositivos são utilizados em ambientes de alta tensão, qualquer falha pode resultar em acidentes ou ferimentos graves. A conformidade com os requisitos normativos assegura que os detectores operem corretamente, fornecendo indicações precisas e confiáveis da presença de tensão.
Entre os ensaios funcionais realizados para a validação do projeto do detector de tensão por contato, do tipo capacitivo, Grupo 3 e Categoria L, destaca-se o requisito estabelecido no item 4.2.1 da norma IEC 61243-1. Esse item determina que o detector de tensão deve fornecer indicação permanente ao entrar em contato direto com uma parte energizada.
A norma prevê três ensaios específicos para esse requisito: Influência de campo de interferência em fase, Influência de campo de interferência em posição de fase e Influência de interferência de tensão. Neste artigo, será apresentado o ensaio de Influência do campo de interferência em oposição de fase.
2.8.1 Ensaio de Influência do Campo de Interferência em Oposição de Fase
2.8.1.1 Amostras para ensaio
Três detectores de tensão por contato de fabricação RITZ (figura 1), referência: CT225- 450/SB; faixa de tensão: 225 kV – 450 kV; classificação G3/L; frequência: 60Hz.
Figura 1 – Três amostras do detector de tensão capacitivo por contato
2.8.1.2 Arranjo
Foi utilizado o arranjo de ensaio em barras mostrado na figura 2, figura 3 e figura 4
Figura 2 – Esquema do arranjo de ensaio em barras utilizado para o ensaio de influência do campo de interferência de oposição de fase
Figura 3 – Arranjo de ensaio em barras utilizado para o ensaio de influência do campo de interferência de oposição de fase (corpo de prova no ponto E1 (2,21 metros), posição P1)
Figura 4 – Arranjo de ensaio em barras utilizado para o ensaio de influência do campo de interferência de oposição de fase (corpo de prova no ponto E1 (2,21 metros), posição P2)
2.8.1.3 Procedimento
Os ensaios foram realizados conforme item 6.2.1.4 da norma IEC 61243-1. Cada detector ficou posicionado para que o indicador de presença de tensão ficasse aproximadamente concêntrico com a esfera.
O eletrodo de contato do corpo de prova foi posicionado tocando a barra A, aterrada, no ponto E1, a uma distância de 2,21 m do anel externo da montagem, como mostra a figura 3.
Na primeira medição o corpo de prova foi apoiado na barra A, inclinado 30º, alinhado com a barra, conforme a posição P1 mostrada na figura 3.
Na segunda medição o corpo de prova também foi apoiado na barra A, inclinado 30º, perpendicular a barra, conforme a posição P2 mostrada na figura 4. Para as medições, a tensão foi elevada gradativamente até que o status do sinal do corpo de prova mudasse, sendo esse valor registrado. A tensão de ensaio foi de 270 kV (0,6∗𝑈𝑛 𝑚𝑎𝑥).
2.8.1.4 Resultados obtidos
O Procedimento foi realizado nos três corpos de prova separadamente. Na tabela 3 estão registradas as tensões nos pontos P1 e P2. Os três detectores não indicaram presença de tensão nas condições especificadas em momento algum, sendo aprovados neste.
Tabela 3 – Medição da Tensão em kV
Observações:
- Em 0,6 vezes a maior tensão nominal dos corpos de prova (0,6 x 450 kV = 270 kV), o sinal do corpo de prova não apareceu.
- Na posição P1, o sinal do corpo de prova não apareceu até a tensão de 330 kV.
2.9 Ensaios Dielétricos
A norma IEC 61243-1, no item 6.3, estabelece os requisitos para os ensaios dielétricos, que são fundamentais para garantir a segurança e a confiabilidade dos detectores de tensão. A realização desses ensaios é essencial para assegurar a conformidade dos detectores de tensão capacitivos, prevenindo acidentes, garantindo a precisão do equipamento e permitindo sua operação segura em ambientes de alta tensão. Por isso, os ensaios dielétricos representam uma etapa crítica no processo de fabricação, certificação e manutenção desses dispositivos.
Entre os ensaios dielétricos realizados para a validação do projeto do detector de tensão por contato, do tipo capacitivo, Grupo 3 e Categoria L, este artigo apresentará o ensaio de proteção contra ponte para detectores de tensão dos tipos interno e externo.
2.9.1 Ensaio Contra Ponte para Detector de Tensão do Tipo interno/Externo
2.9.1.1 Amostras para ensaio
Três detectores de tensão por contato de fabricação RITZ, referência: CT60-180/SB; faixa de tensão: 60 kV – 180 kV; classificação G3/L; frequência: 60Hz.
2.9.1.2 Arranjo
Foi utilizado o arranjo de ensaio em barras mostrado na figura 5 e figura 6.
Figura 5 – Disposição das barras de ensaio
Figura 6 – Ensaio de tensão superficial
Figura 7 – Ensaio Contra Ponte para Detector de Tensão do Tipo interno/Externo
2.9.1.3 Procedimento
O ensaio foi realizado com base no item 6.3.2.1 da norma IEC 61243-1:2021, seguindo os procedimentos para os detectores de tensão abaixo de 245 kV. A figura 6 mostra o arranjo utilizado para o ensaio, incluindo as posições A e B para as barras em “V”.
Submeteu-se as amostras aos testes de estresse de superfície e de estresse radial e de superfície. A tensão do ensaio foi igual a 125 kV (1,2∗𝑈𝑛 𝑚𝑎𝑥/√3). No primeiro teste, o detector foi empurrado até que sua extremidade ficasse a 200 mm da barra A. Já no segundo, o detector foi girado até que sua extremidade ficasse a 200 mm da barra B, ver figura 7.
2.9.1.4 Resultados obtidos
Não houve descarga elétrica (flashover) ou avaria em ambos os ensaios. Assim, as amostras estão aprovadas no ensaio.
2.10 Ensaios Mecânicos
Esses ensaios são essenciais para avaliar a durabilidade e robustez do detector. O dispositivo precisa resistir a impactos mecânicos e dependência climática sem comprometer a sua capacidade de detecção de tensão.
Dentre os ensaios mecânicos realizados para a validação do projeto do detector de tensão por contato, do tipo capacitivo, Grupo 3 e Categoria L, será apresentado o ensaio de vibração, item 6.4.3 da norma IEC 61234-1.
2.10.1 Ensaio de Vibração
2.10.1.1 Amostras para ensaio
Três detectores de tensão por contato de fabricação RITZ, referência: CT60-180/SB; faixa de tensão: 60 kV – 180 kV; classificação G3/L; frequência: 60Hz.
2.10.1.2 Arranjo
Para a realização do ensaio, o detector foi fixado na mesa vibratória através de parafusos conforme mostrado na figura 8.
Figura 8 – Fixação do detector de tensão na mesa vibratória
2.10.1.3 Procedimento
O ensaio foi realizado segundo especificações para a classe 2 da norma IEC 60068- 2-6 – Environmental testing Part 2: Tests – Test FC: Vibration (sinusoidal).
Antes do ensaio, os itens foram inspecionados visualmente para verificar a ocorrência de danos mecânicos, tais como trincas, quebras, deformações, desgastes e afrouxamento de componentes. Também foi realizada uma inspeção de funcionamento, que consistiu em acionar o pré-ensaio de funcionamento dos itens ensaiados, atuando o botão de ensaio e verificar o sinal sonoro e luminoso.
Os ensaios de vibração foram realizados em três direções mutuamente ortogonais denominadas como vertical, longitudinal e transversal.
Os detectores foram submetidos à vibração harmônica (senoidal), cuja frequência foi variada continuamente entre 10 e 150 Hz a uma razão logarítmica de uma oitava por minuto. A amplitude ajustada para o movimento vibratório da mesa foi de 0,15 mm na faixa de 10 a 58 Hz e de 19,6 m/s2, na faixa de 58 a 150 Hz. A duração total do ensaio foi de 360 minutos, sendo 120 minutos em cada direção.
2.10.1.4 Resultados obtidos
Após a realização dos ensaios, não foi detectado por inspeção visual nenhum dano mecânico ou qualquer ocorrência de falha de funcionamento dos itens ensaiados.
2.11 Ensaios Específicos
A norma IEC 61243-1, em seu item 7, trata dos “Ensaios Específicos” a que os detectores devem ser submetidos para garantir sua conformidade e segurança. Esses ensaios incluem as verificações de corrente de fuga, nas condições úmida e seca, estado de stand by e estado de prontidão para operar, em detectores completos.
Dentre os ensaios específicos realizados para a validação do projeto do detector de tensão por contato, do tipo capacitivo, Grupo 3 e Categoria L, será apresentado o ensaio de Estado de Espera (Stand by), item 7.2 da norma IEC 61234-1.
2.11.1 Ensaio para Estado de Espera (Stand by)
2.11.1.1 Amostras para ensaio
Três detectores de tensão por contato de fabricação RITZ, referência: CT60-180/SB; faixa de tensão: 60 kV – 180 kV; classificação G3/L; frequência: 60Hz.
2.11.1.2 Arranjo
O detector foi fixado na vara de manobra seu e seu eletrodo de contato toca o eletrodo esférico, conforme mostrado na figura 9.
Figura 9 – Arranjo do Ensaio de Stand by
2.11.1.3 Procedimento
O ensaio foi realizado para verificar a conformidade do detector no ensaio do estado de stand by, realizado conforme item 7.2 da norma IEC 61243-1:2021.
Os detectores de tensão com a função estado de espera, foram ensaiados nas configurações de ensaio de acordo com 6.2.1.2.1 e 6.2.1.6. O detector de tensão foi colocado no modo de espera para iniciar o primeiro ensaio e o segundo ensaio.
Conforme arranjo mostrado na Figura 9, para o primeiro ensaio, a tensão de ensaio é de 90% da tensão limite. Para o segundo ensaio, a tensão de ensaio é de 110% da tensão de limite.
Para detectores de tensão da categoria L, ambos os ensaios devem ser repetidos na configuração de ensaio de acordo com 6.2.1.6. As tensões de ensaio são 90% e 110% dos valores medidos de 6.2.1.6.
2.11.1.4 Resultados obtidos
Para o primeiro ensaio, na tensão de 90% da tensão limite, as amostras não indicaram a presença de tensão. No segundo ensaio, na tensão de 110% da tensão limite, os detectores os detectores indicaram presença de tensão.
3. A Importância dos Ensaios
O detector de presença e/ou ausência de tensão é uma ferramenta essencial para garantir a segurança dos eletricistas em atividades de manutenção de sistemas elétricos.
Antes de qualquer intervenção em um sistema elétrico, é fundamental confirmar se há ou não tensão elétrica nos circuitos, evitando choques elétricos e outros acidentes. Mesmo que um sistema tenha sido desligado, pode haver tensão residual ou alimentação indevida.
Além disso, com um detector confiável, os técnicos podem identificar rapidamente a presença ou ausência de tensão, agilizando diagnósticos e procedimentos, o que aumenta a eficiência operacional. Trabalhar em um sistema energizado, sem o devido conhecimento, pode resultar em curto-circuito ou danos aos componentes do sistema elétricos, tornando o detector um aliado essencial para evitar danos aos equipamentos.
O uso de detectores de tensão é previsto na norma de segurança do trabalho NR 10 Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade, que exige a verificação do estado de tensão antes de qualquer atividade em sistemas elétricos.
Em resumo, o detector de presença e ausência de tensão é um dispositivo indispensável para garantir a segurança e a eficiência na manutenção elétrica, protegendo tanto os eletricistas quanto os equipamentos.
O uso de detectores de tensão, que cumprem todos os requisitos normativos da IEC 61243-1, é fundamental para assegurar que são seguros e eficazes na detecção de tensão.
Qualquer falha na detecção da presença ou ausência de tensão pode colocar em risco a vida do eletricista.
4. Conclusão
Atender aos requisitos da norma IEC 61243-1:2021 é essencial para garantir que os detectores de tensão por contato sejam projetados, fabricados e ensaiados de forma a atender às necessidades de segurança em ambientes de trabalho, principalmente com alta tensão.
Os ensaios previstos na norma são fundamentais para certificar que os dispositivos atendem aos requisitos de desempenho e segurança, protegendo os trabalhadores contra os riscos associados ao contato acidental com tensões elétricas. O uso de um instrumento de detecção de tensão adequado aos requisitos normativos associado com um método de trabalho bem definido garantem um ambiente de trabalho mais seguro.
5. Referências
- IEC 61243-1/2021 – Live working — Voltage detectors – Part 1: Capacitive type to be used for voltages exceeding 1 kV AC.
- IEC 60068-1:2013 – Environmental testing – Part 1: General and guidance.
- Catálogo Geral de Produtos Ritz Ferramentas – Edição 2023.
- Relatório 0004/2024 – Laboratório de ensaios de materiais e produtos da Ritz Ferramentas.
