Guia completo de barramentos: Tipos, conceção, fabrico, aplicações e segurança em sistemas eléctricos modernos

I. Introdução aos barramentos

A. O que é um barramento?

Um barramento é um componente crucial em sistemas de distribuição eléctrica, servindo principalmente como um condutor que recolhe e distribui energia eléctrica. Aqui está uma visão geral detalhada das suas caraterísticas, tipos e aplicações.

B. Evolução histórica

1. Fase inicial (anos 1950-1970)

O desenvolvimento histórico dos barramentos reflecte uma evolução significativa da tecnologia de distribuição de energia eléctrica ao longo das últimas sete décadas. Na fase inicial, durante as décadas de 1950 a 1970, os barramentos surgiram como soluções simples mas eficazes para a distribuição de energia eléctrica industrial. Estes projectos iniciais eram estruturas básicas feitas de metal pesado, utilizadas principalmente em ambientes industriais para aplicações de alta corrente. No entanto, enfrentavam desafios de eficiência e necessitavam de manutenção frequente devido às suas coberturas aparafusadas e ligações de grampo para derivações.

2. Período intermédio (anos 1980-2000)

Com o avanço da tecnologia entre os anos 1980 e 2000, os barramentos passaram por uma modernização substancial. Este período intermédio assistiu à introdução de sistemas de calhas de barramento fechadas, utilizando invólucros de chapa de aço ou alumínio que alojam condutores de cobre ou alumínio. As caraterísticas de segurança melhoraram significativamente com o desenvolvimento de tomadas de derivação plug-in com designs fechados e protegidos por dedos. A aplicação de barramentos expandiu-se para além dos ambientes industriais, para edifícios comerciais, e as melhorias de eficiência levaram à introdução de sistemas de cinco pólos com barras de terra e neutro separadas.

3. Era atual (anos 2010 - presente)

C. Papel fundamental nos sistemas eléctricos modernos

Os barramentos desempenham um papel vital nos sistemas eléctricos modernos, particularmente em ambientes que requerem uma distribuição de energia eficiente e flexível, tais como centros de dados e instalações industriais. A sua importância é sublinhada por várias funções e vantagens fundamentais:

Distribuição eficiente de energia

Os barramentos centralizam a distribuição de energia eléctrica, permitindo a transmissão eficiente de correntes elevadas de uma única fonte para vários circuitos. Isto reduz a complexidade associada aos métodos de cablagem tradicionais, conduzindo a instalações simplificadas e a uma maior fiabilidade.

Flexibilidade e escalabilidade

Os sistemas de barramento modernos, especialmente em centros de dados, são concebidos para serem flexíveis. Permitem modificações fáceis, como a adição ou a deslocação de unidades de derivação sem desligar todo o sistema. Esta adaptabilidade é crucial em ambientes onde as necessidades de energia mudam frequentemente, permitindo que as instalações escalem as operações de forma rápida e eficiente.

Otimização do espaço

Os barramentos podem ser instalados acima da cabeça, libertando espaço valioso no chão que, de outra forma, seria ocupado por sistemas de cablagem tradicionais. Isto é particularmente benéfico em centros de dados onde é essencial maximizar o espaço utilizável para racks de servidores. Os sistemas de barramento de canal aberto reduzem a necessidade de equipamento adicional no chão, melhorando a disposição geral e a funcionalidade do espaço.

Eficiência de arrefecimento melhorada

Ao minimizar a cablagem por baixo do chão, os barramentos melhoram o fluxo de ar nos centros de dados, conduzindo a uma melhor eficiência de arrefecimento. Isto é fundamental, uma vez que as densidades de potência mais elevadas necessitam frequentemente de soluções de arrefecimento mais robustas. A instalação suspensa de barramentos permite uma circulação de ar mais eficaz à volta do equipamento.

Monitorização e gestão da energia

Muitos sistemas de barramento modernos vêm equipados com capacidades de monitorização incorporadas que fornecem dados em tempo real sobre a utilização de energia. Isto permite aos gestores de instalações otimizar o consumo de energia, identificar tendências e tomar decisões informadas sobre futuras expansões ou modificações. A monitorização contínua ajuda a detetar desequilíbrios de carga e ineficiências antes que estas conduzam a falhas do equipamento ou a períodos de inatividade.

Custo-eficácia

Embora a instalação inicial dos sistemas de barramento possa ser comparável aos métodos tradicionais, os seus benefícios a longo prazo incluem custos de manutenção reduzidos e menor consumo de energia. A natureza modular dos barramentos permite ajustes rápidos sem tempo de inatividade ou custos de mão de obra significativos, o que, em última análise, conduz a uma maior poupança de custos ao longo do tempo.

II. Princípios fundamentais

A. Condutividade eléctrica

A condutividade eléctrica (σ) é uma propriedade fundamental que quantifica a capacidade de um material para conduzir corrente eléctrica. É definida como a razão entre a densidade de corrente (J) e a intensidade do campo elétrico (E), expressa matematicamente como:

σ = J / E

A unidade SI para a condutividade eléctrica é o siemens por metro (S/m). Vários factores influenciam a condutividade, incluindo a temperatura, a composição do material e as impurezas. Metais como o cobre e a prata apresentam uma elevada condutividade devido à presença de electrões livres que facilitam o fluxo da corrente eléctrica, enquanto os não-metais têm normalmente uma condutividade mais baixa.

B. Distribuição atual

A distribuição da corrente refere-se à forma como a corrente eléctrica flui através de um condutor ou de uma rede de condutores. Num condutor ideal com secção transversal e propriedades materiais uniformes, a densidade da corrente permanece constante ao longo do condutor. No entanto, em aplicações reais, factores como a variação da resistividade, gradientes de temperatura e configurações geométricas podem levar a uma distribuição não uniforme da corrente.

A relação entre a densidade da corrente e o campo elétrico pode também ser afetada pela geometria do sistema de barramento. Por exemplo, em barramentos com formas ou ligações complexas, a corrente pode concentrar-se em determinados pontos, levando a um potencial sobreaquecimento ou ineficiências. Para otimizar o desempenho, os engenheiros devem considerar estes factores durante a conceção para garantir uma distribuição uniforme da corrente e minimizar as perdas.

C. Dissipação de calor

A dissipação de calor em sistemas eléctricos é crucial para manter a eficiência operacional e evitar danos. Quando a corrente eléctrica flui através de um condutor, gera calor devido a perdas resistivas, descritas pela lei de Joule:

P = I²R

em que P é a perda de potência (em watts), I é a corrente (em amperes) e R é a resistência (em ohms). Mecanismos eficazes de dissipação de calor são essenciais nos sistemas de barramento para gerir a acumulação térmica. Isto pode envolver:

• Seleção de materiais: Utilização de materiais com elevada condutividade térmica para facilitar a transferência de calor para longe dos componentes críticos.
• Caraterísticas do projeto: Incorporação de sistemas de ventilação ou arrefecimento na conceção do barramento para melhorar o fluxo de ar e a remoção de calor.
• Gerenciamento de carga: Distribuir cargas uniformemente por vários barramentos ou circuitos para evitar o sobreaquecimento localizado.

A compreensão destes princípios permite a conceção de sistemas eléctricos mais eficientes que maximizam o desempenho e minimizam os riscos associados ao sobreaquecimento e a falhas eléctricas.

III. Tipos de barramentos

Os barramentos são componentes críticos em sistemas eléctricos e podem ser categorizados em vários tipos com base nos materiais utilizados e nas suas aplicações específicas. Aqui está uma visão geral dos principais tipos de barramentos:

A. Barramentos de cobre

Cobre barramentos são conhecidos pela sua excelente condutividade eléctrica, que só fica atrás da prata. São normalmente utilizados em várias aplicações devido à sua elevada eficiência na condução de eletricidade com perdas mínimas de energia. As principais caraterísticas incluem:

Alta condutividade: O cobre pode transportar mais corrente em tamanhos mais pequenos em comparação com outros materiais, o que o torna ideal para aplicações de elevada exigência.

Resistência à corrosão: O cobre é resistente à corrosão da maioria dos produtos químicos orgânicos, o que lhe permite ter um bom desempenho em ambientes agressivos.

Resistência mecânica: Possui uma resistência robusta à tração e propriedades de expansão térmica, garantindo a durabilidade ao longo do tempo.

Peso e custo: Embora mais pesados e mais caros do que o alumínio, os barramentos de cobre oferecem um desempenho superior, especialmente em aplicações críticas.

B. Barramentos de alumínio

Os barramentos de alumínio oferecem uma alternativa mais leve ao cobre, tornando-os adequados para aplicações específicas em que o peso é uma preocupação. As suas propriedades incluem:

Leve: O alumínio é significativamente mais leve do que o cobre (até 70% mais leve), o que pode levar a poupanças de custos no transporte e na instalação.

Condutividade inferior: O alumínio tem cerca de 60% da condutividade do cobre, exigindo áreas de secção transversal maiores para capacidades equivalentes de transporte de corrente.

Custo-eficácia: Geralmente, o alumínio é mais barato do que o cobre, o que o torna uma opção rentável para muitos projectos.

Considerações sobre a corrosão: Embora o alumínio possa corroer-se mais facilmente do que o cobre, os revestimentos adequados podem atenuar este problema.

C. Barramentos laminados

Os barramentos laminados consistem em várias camadas de materiais condutores (normalmente cobre) separadas por finas camadas dieléctricas. Esta conceção melhora as suas propriedades eléctricas e eficiência térmica:

Desempenho melhorado: O processo de laminação permite um melhor isolamento entre as camadas, reduzindo as perdas devidas ao calor e melhorando a capacidade de transporte de corrente.

Flexibilidade: Os barramentos laminados podem ser concebidos para se adaptarem a configurações e aplicações específicas, tornando-os versáteis para vários sistemas eléctricos.

Efeito de pele reduzido: A estrutura em camadas ajuda a minimizar o efeito de pele, o que pode levar a uma maior eficiência em aplicações de alta frequência.

D. Barramentos flexíveis

Os barramentos flexíveis, ou flexi bars, são concebidos para aplicações que requerem adaptabilidade na configuração:

Design dobrável: Estes barramentos podem ser facilmente dobrados ou moldados para se adaptarem a diferentes disposições, tornando-os adequados para espaços apertados ou instalações complexas.

Composição do material: Frequentemente fabricados a partir de tiras finas de alumínio ou cobre laminadas, os barramentos flexíveis proporcionam condutividade e facilidade de instalação.

Aplicações: São particularmente úteis em ambientes onde o equipamento pode ter de ser reposicionado ou ajustado frequentemente, como em centros de dados ou sistemas modulares.

IV. Considerações sobre a conceção

Ao conceber barramentos para sistemas eléctricos, devem ser tidas em conta várias considerações críticas para garantir um desempenho, segurança e eficiência ideais. Aqui estão as principais considerações de projeto:

Seleção de materiais

A escolha do material tem um impacto significativo no desempenho do barramento:

• Cobre: Preferido pela sua elevada condutividade eléctrica e resistência mecânica. É ideal para aplicações de alta corrente, mas é mais caro.
• Alumínio: Uma alternativa mais leve e mais económica ao cobre, embora tenha uma condutividade inferior. Requer dimensões maiores para transportar a mesma corrente que o cobre.

Dimensões e tamanhos

O dimensionamento correto é crucial para atingir a capacidade de transporte de corrente desejada sem sobreaquecimento:

• Área da secção transversal: Deve ser calculada com base na carga prevista. Áreas maiores podem dissipar o calor de forma mais eficaz.
• Espessura: Influencia a resistência mecânica e o desempenho térmico. A espessura deve ser optimizada para equilibrar a resistência e as necessidades de dissipação de calor.
• Comprimento e largura: Estas dimensões afectam diretamente a eficiência operacional do barramento e devem estar em conformidade com os requisitos de instalação.

Classificação atual

É essencial determinar a carga total que o barramento irá suportar:

• Pré-cálculo de cargas: Isto tem impacto no tamanho do barramento e é regido por normas como a IEC 61439, que pode exigir uma classificação de 125% da corrente de carga total em determinadas condições.
• Cálculo de perdas de watt: A compreensão das perdas de watt ajuda a avaliar os aumentos de temperatura no sistema, o que é fundamental para manter condições de funcionamento seguras.

Dissipação de calor

A gestão eficaz do calor é vital para evitar o sobreaquecimento:

• Otimização da área de superfície: A forma do barramento afecta a sua área de superfície, que por sua vez influencia a capacidade de dissipação de calor. Os barramentos planos oferecem normalmente uma melhor dissipação de calor do que os redondos.
• Mecanismos de arrefecimento: As considerações podem incluir a conceção do fluxo de ar ou sistemas de arrefecimento adicionais em ambientes com cargas térmicas elevadas.

Ligações e terminações

O projeto deve permitir vários tipos de ligação:

• Compatibilidade com cabos: Assegurar que as ligações aos condutores são corretamente dimensionadas e configuradas para evitar problemas durante a instalação.
• Requisitos de ensaio: As ligações acima de determinadas classificações de corrente têm de ser testadas quanto a impactos de aumento de calor, garantindo que cumprem as normas de segurança.

Classificações de falhas

Os barramentos devem suportar correntes de defeito elevadas sem avaria:

• Proteção contra curto-circuitos: O sistema deve ser suficientemente robusto para lidar com condições de falha até que os dispositivos de proteção disparem. Para tal, é necessário compreender a classificação da falha com base no tamanho do transformador e na impedância do cabo.

Chapeamento e revestimento

Os revestimentos de proteção podem melhorar o desempenho:

• Resistência à corrosão: Os barramentos podem necessitar de revestimento (por exemplo, prata, níquel, estanho) para evitar a corrosão e manter superfícies de contacto de baixa resistência.
• Revestimento epóxi: Pode proteger contra choques eléctricos, corrosão e arcos de alta tensão, especialmente em ambientes agressivos.

Considerações sobre a instalação

As técnicas de instalação corretas são essenciais para a segurança e o desempenho:

• Estruturas de suporte: Os barramentos necessitam de um suporte adequado para suportar o seu peso e quaisquer tensões mecânicas resultantes de vibrações ou expansão térmica.
• Requisitos de espaçamento: A distância entre apoios deve ser determinada com base em normas de ensaio para garantir a integridade estrutural em condições de falha.

V. Processos de fabrico

Conceção e especificações

O processo de fabrico começa com a fase de conceção, em que os engenheiros determinam as especificações com base na aplicação pretendida. Isto inclui:

• Seleção de materiais: Escolha entre cobre e alumínio com base na condutividade, peso, custo e condições ambientais.
• Tamanho e forma: Definição das dimensões necessárias para cumprir os requisitos eléctricos, tais como a capacidade de transporte de corrente e o desempenho térmico.

Preparação do material

Uma vez finalizado o projeto, são preparadas as matérias-primas:

• Preparação do cobre: As folhas ou barras de cobre são cortadas com as dimensões necessárias. O material é limpo para remover as impurezas que possam afetar a condutividade.
• Preparação do alumínio: São tomadas medidas semelhantes para o alumínio, com medidas adicionais de proteção contra a corrosão.

Conformação e maquinagem

Esta fase consiste em moldar os materiais preparados na forma desejada:

• Dobragem e perfuração: Técnicas como a dobragem, perfuração e perfuração criam os orifícios e contornos necessários. A precisão é fundamental para garantir que cada barramento cumpre as especificações do projeto.
• Fundição e extrusão contínuas: Para os barramentos de cobre, são utilizados métodos como a fundição contínua para produzir barras de cobre de elevada pureza, que são depois extrudidas em formas de barramentos sob condições controladas para minimizar a oxidação.

Isolamento e revestimento

Os barramentos requerem frequentemente isolamento ou revestimentos protectores para aumentar a segurança e a durabilidade:

• Aplicação de isolamento: Podem ser aplicados materiais como PVC ou epóxi para proteger contra falhas eléctricas e factores ambientais.
• Revestimento para resistência à corrosão: Os barramentos de alumínio podem receber revestimentos para melhorar a resistência à corrosão. O revestimento de estanho é uma técnica comum usada em barramentos de cobre para evitar a oxidação e manter a condutividade.

Montagem

Após a conformação e o revestimento, os barramentos são montados nas suas configurações finais:

• Ligação de vários barramentos: Isto pode envolver a junção de vários barramentos utilizando parafusos ou outros métodos de fixação para criar um circuito completo.
• Terminações: As extremidades dos barramentos são frequentemente equipadas com conectores ou terminais concebidos para uma fácil integração em sistemas eléctricos.

Ensaios

A garantia de qualidade é vital no fabrico de barramentos:

• Testes eléctricos: Cada barramento é submetido a testes rigorosos para garantir que cumpre as normas de desempenho elétrico, incluindo a capacidade de transporte de corrente e a integridade do isolamento.
• Testes térmicos: As capacidades de dissipação de calor são avaliadas para confirmar que o barramento pode funcionar em segurança nas condições de carga previstas.

Toques finais

Os ajustes finais e os controlos de qualidade são efectuados antes da expedição do produto:

• Acabamento da superfície: Pode ser efectuado um polimento ou limpeza adicional para melhorar o aspeto e o desempenho.
• Embalagem: Os barramentos são cuidadosamente embalados para transporte para evitar danos durante o transporte.

VI. Sistemas de barramentos

Os sistemas de barramentos são componentes essenciais nas redes de distribuição eléctrica, proporcionando um núcleo centralizado para múltiplas ligações eléctricas. A sua conceção e configuração podem afetar significativamente a eficiência, fiabilidade e custo da distribuição de energia. Aqui está uma visão geral dos vários sistemas de barramento com base nos resultados da pesquisa.

Tipos de sistemas de barramentos

1. Disposição de barramento único: Esta é a configuração mais simples, em que um único barramento liga todo o equipamento, como transformadores e disjuntores. Embora ofereça simplicidade e menores necessidades de manutenção, uma falha no sistema pode afetar todo o fornecimento, tornando-o menos adequado para aplicações críticas em que a energia contínua é essencial.
2. Arranjo de barramento principal e de transferência: Esta disposição utiliza dois barramentos juntamente com um acoplador de barramento para ligar interruptores de isolamento e disjuntores. Permite a transferência de carga entre barramentos em caso de sobrecarga, mantendo a continuidade do fornecimento durante as falhas e permitindo a manutenção sem interromper o serviço. No entanto, a maior complexidade conduz a custos de sistema mais elevados.
3. Configuração de duplo barramento e duplo disjuntor: Com dois barramentos e dois disjuntores, esta configuração é excelente em termos de fiabilidade e flexibilidade. Assegura um fornecimento ininterrupto durante as avarias e a manutenção, mas incorre em custos mais elevados devido ao equipamento adicional envolvido.
4. Disjuntor de um e meio: Nesta configuração, três disjuntores gerem dois circuitos independentes com um disjuntor central partilhado. Esta disposição oferece proteção contra perdas de alimentação e facilita a adição de circuitos extra, embora possa conduzir a custos de manutenção mais elevados devido à sua complexidade.
5. Disposição principal em anel: Aqui, o barramento forma um circuito fechado ou anel, oferecendo dois caminhos de alimentação. Se um circuito tiver problemas, o sistema pode continuar a funcionar através de outra secção do anel. Esta conceção localiza as falhas em segmentos específicos e permite a manutenção sem interromper todo o fornecimento. No entanto, esta conceção de circuito fechado limita as possibilidades de expansão futura.

Vantagens dos sistemas de barramento

• Distribuição simplificada: Os barramentos consolidam várias ligações eléctricas num hub central, simplificando os complexos sistemas de distribuição de energia.
• Eficiência de custos: Ao substituir vários condutores individuais, os barramentos reduzem os custos de material e de instalação.
• Proteção melhorada: Facilitam a integração de dispositivos de proteção, assegurando uma proteção eficiente contra falhas e sobrecargas.
• Flexibilidade: As configurações podem ser ajustadas para acomodar diferentes requisitos de energia.
• Facilidade de manutenção: Os barramentos simplificam os procedimentos de manutenção, proporcionando um acesso cómodo às ligações e aos componentes.
• Continuidade da alimentação: Certas disposições mantêm a alimentação eléctrica durante a manutenção ou as avarias.
• Falhas localizadas: Algumas concepções ajudam a isolar as falhas em segmentos específicos, reduzindo o tempo de inatividade do sistema.

Desvantagens

• Investimento inicial: Os custos iniciais de conceção e implementação de sistemas de barramento podem ser mais elevados em comparação com a cablagem tradicional.
• Complexidade: Algumas configurações podem tornar-se complexas, exigindo uma conceção e instalação especializadas.
• Necessidade de espaço: Certas disposições podem ocupar mais espaço físico do que os sistemas de cablagem tradicionais.
• Riscos de sobrecarga: Os sistemas como as redes em anel podem ser susceptíveis de sobrecargas se os disjuntores forem abertos.

VII. Aplicações em todos os sectores

Os barramentos são componentes cruciais nos sistemas de distribuição eléctrica, utilizados em várias indústrias pela sua eficiência, fiabilidade e flexibilidade. Aqui está uma visão geral das suas aplicações em diferentes sectores:

Aplicações em todos os sectores

Centros de dados :Os barramentos desempenham um papel importante nos centros de dados, onde são utilizados para distribuir energia aos servidores e a outros equipamentos críticos. As principais vantagens incluem:

• Otimização do espaço: Os sistemas de barramento de canal aberto eliminam a necessidade de cablagem extensiva sob o piso, maximizando o espaço utilizável para bastidores de servidores.
• Escalabilidade: Permitem a fácil adição de fontes de alimentação sem desligar o sistema, acomodando eficazmente as flutuações da procura.
• Arrefecimento melhorado: As instalações suspensas reduzem a necessidade de medidas de arrefecimento adicionais, melhorando o fluxo de ar e a eficiência energética.
• Monitorização em tempo real: Muitos sistemas de barramento vêm com capacidades de monitorização incorporadas, fornecendo aos gestores de centros de dados informações sobre a utilização e tendências de energia.

Hospitais: Nas instalações de cuidados de saúde, os barramentos asseguram uma distribuição de energia fiável em áreas críticas, como salas de operações e unidades de cuidados intensivos. As suas aplicações incluem:

• Fonte de alimentação ininterrupta: Os barramentos fornecem uma fonte de alimentação estável essencial para equipamentos que salvam vidas, minimizando o risco de interrupções que poderiam comprometer os cuidados com o paciente.
• Infraestrutura flexível: Facilitam modificações rápidas na distribuição de energia à medida que as necessidades do hospital evoluem, assegurando um funcionamento contínuo.

Instalações industriais: Os barramentos são amplamente utilizados em fábricas e instalações de produção para uma distribuição de energia eficiente:

• Alimentação de máquinas: Fornecem eletricidade a várias máquinas e equipamentos, apoiando diversas necessidades operacionais.
• Manutenção simplificada: Os barramentos simplificam os procedimentos de manutenção ao consolidar várias ligações num único sistema, reduzindo o tempo de inatividade durante as reparações ou actualizações.

Instituições de ensino

Nas escolas e universidades, os barramentos gerem a distribuição de energia em grandes campus:

• Gestão eficiente da energia: Ajudam a distribuir a eletricidade às salas de aula, laboratórios e escritórios administrativos de forma eficiente.
• Adaptabilidade: Os sistemas de barramento podem ser facilmente expandidos ou modificados à medida que novos edifícios ou instalações são adicionados ao campus.

Sistemas de transporte: Os barramentos são vitais nas infra-estruturas de transporte, como os metropolitanos e os caminhos-de-ferro:

• Distribuição de energia: Distribuem eletricidade das subestações para os comboios e vias, assegurando o bom funcionamento dos sistemas de transportes públicos.
• Fiabilidade: A robustez dos sistemas de barramentos aumenta a fiabilidade do fornecimento de energia, essencial para a segurança dos transportes.

Edifícios comerciais :Em edifícios de escritórios e espaços comerciais, os barramentos facilitam uma distribuição eléctrica eficiente:

• Distribuição centralizada de energia: Simplificam a disposição eléctrica, reduzindo o número de cabos necessários para a distribuição de energia.
• Eficiência de custos: Ao minimizar as complexidades de instalação e os custos de material, os barramentos contribuem para reduzir as despesas globais do projeto.

Sistemas de energias renováveis: Os barramentos são cada vez mais utilizados em aplicações de energias renováveis:

• Sistemas de energia solar: Gerem a distribuição da eletricidade gerada pelos painéis solares para os inversores e sistemas de armazenamento.
• Turbinas eólicas: Os barramentos facilitam a gestão eficiente da energia desde as turbinas eólicas até às ligações à rede, melhorando o desempenho global do sistema.

VIII. Segurança e proteção no sistema de barramento

Sistemas de proteção de barramentos

Os sistemas de proteção de barramentos são concebidos para proteger os barramentos e o equipamento associado contra falhas, tais como curtos-circuitos e falhas à terra. Estes sistemas são essenciais para manter a estabilidade da rede eléctrica e garantir a segurança do pessoal. As principais caraterísticas incluem:

• Proteção diferencial: Este método compara a corrente que entra e sai do barramento. Se for detectada uma discrepância, indicando uma falha, o sistema pode rapidamente isolar o segmento afetado para evitar mais danos ou perigos.
• Rápida deteção de falhas: A deteção e o isolamento rápidos de falhas são fundamentais para minimizar o impacto no sistema elétrico global, evitando choques ou interrupções graves.

Isolamento e proteção

O isolamento e a proteção adequados são vitais para evitar o contacto acidental com barramentos sob tensão:

• Barramentos isolados: Estes são revestidos com materiais que proporcionam isolamento elétrico, reduzindo o risco de choque elétrico. Os materiais de isolamento devem resistir a temperaturas e condições ambientais elevadas.
• Blindagens de proteção: As coberturas, botas e mangas de ligação de barramentos feitas de cloreto de polivinilo (PVC) ou outros materiais isolantes ajudam a proteger contra contactos acidentais e curto-circuitos. Estes dispositivos aumentam a segurança fornecendo barreiras à volta das ligações sob tensão.

Equipamento de proteção individual (EPI)

Ao trabalhar com barramentos, especialmente na manutenção ou instalação:

• Utilização de EPI: Os trabalhadores devem usar equipamento de proteção individual adequado, como luvas, óculos de segurança e vestuário resistente às chamas, para se protegerem dos riscos eléctricos.
• Formação do pessoal: Apenas pessoal com formação deve manusear barramentos sob tensão. A formação adequada garante que os trabalhadores compreendem os riscos e os protocolos de segurança necessários quando trabalham perto de equipamento de alta tensão.

Procedimentos de manutenção

A manutenção regular é crucial para garantir o funcionamento seguro dos sistemas de barramentos:

• Inspeção: Devem ser efectuadas inspecções periódicas para verificar se existem sinais de desgaste, corrosão ou danos. As ligações devem ser apertadas sempre que necessário para evitar avarias devidas a ligações soltas.
• Limpeza: Manter os barramentos limpos de pó e detritos ajuda a evitar curto-circuitos e sobreaquecimento, que podem levar a falhas do equipamento ou incêndios.

Mitigação do arco elétrico

Os barramentos podem ser uma fonte de incidentes de arco elétrico se não forem corretamente geridos:

• Proteção contra o arco elétrico: A implementação de estratégias de proteção contra arco elétrico é essencial. Isto inclui a conceção de sistemas que minimizem o potencial de arco elétrico através de um isolamento adequado, distância dos componentes energizados e utilização de equipamento de proteção durante a manutenção.
• Procedimentos de emergência: O estabelecimento de procedimentos de emergência claros para lidar com incidentes de arco elétrico pode ajudar a reduzir os riscos associados a potenciais explosões eléctricas.

IX. Instalação e manutenção

Instalação de barramentos

1. Preparação

Reunir ferramentas e equipamento: As ferramentas essenciais incluem berbequins, serras, fitas métricas, marcadores, punções centrais, martelos e equipamento de segurança (luvas, óculos de proteção).

Inspeção do material: Antes da instalação, inspecionar todos os materiais do barramento para verificar se foram danificados durante o transporte. Certifique-se de que são armazenados num ambiente limpo e seco para evitar a corrosão.

2. Conceção e planeamento

Considerações sobre o projeto: Criar um projeto detalhado com base nos requisitos de carga eléctrica e na capacidade de transporte de corrente. Isto inclui a determinação da disposição e dos suportes necessários.

Marcação das rotas de instalação: Marcar claramente as rotas dos barramentos e os locais de suporte nas paredes ou no chão para garantir o alinhamento correto durante a instalação.

3. corte e perfuração

Medir e cortar: Meça com exatidão os comprimentos necessários dos barramentos e corte-os utilizando ferramentas adequadas (por exemplo, serra). Alise as arestas ásperas com uma lima para evitar danos durante a instalação.

Perfurar os orifícios de montagem: Faça furos para montagem com base nas especificações do projeto. Utilize um punção central para marcar as posições antes de perfurar para garantir a precisão.

4. etapas de instalação

Montagem: Montar firmemente os barramentos utilizando cavilhas ou parafusos nos pontos de apoio designados. Assegurar que a montagem é firme mas não demasiado apertada para evitar danificar o barramento.

Ligação: Ligar os barramentos adjacentes alinhando corretamente as suas extremidades. Utilize chaves dinamométricas para apertar as ligações de acordo com os valores de binário especificados (por exemplo, parafusos M10 a 17,7-22,6 N-m). Certifique-se de que todas as ligações estão devidamente isoladas para evitar curto-circuitos.

Ligação à terra: Depois de ligar os barramentos, verifique a resistência de ligação à terra com um multímetro para garantir que cumpre as normas de segurança (normalmente inferior a 0,1Ω).

5.Controlos finais

Teste de isolamento: Antes de energizar o sistema, medir a resistência do isolamento utilizando um megôhmetro; os valores devem exceder 20 MΩ por secção.

Inspeção visual: Efetuar uma inspeção visual final para garantir que todos os componentes estão corretamente instalados e não apresentam danos.

Manutenção de barramentos

1. inspecções regulares

Verificações de rotina: Programar inspecções regulares para avaliar o estado dos barramentos, procurando sinais de desgaste, corrosão ou ligações soltas.

Limpeza: Manter os barramentos limpos de pó e detritos que possam provocar sobreaquecimento ou curto-circuitos. Utilizar métodos de limpeza adequados que não danifiquem o isolamento ou as superfícies condutoras.

2. gestão das ligações

Aperto das ligações: Verificar periodicamente o aperto de todas as ligações aparafusadas. As ligações soltas podem levar ao aumento da resistência e à acumulação de calor, podendo causar avarias.

3.Acompanhamento do desempenho

Monitorização da temperatura: Implementar sistemas de monitorização da temperatura para detetar precocemente condições de sobreaquecimento. Isto pode ajudar a evitar falhas catastróficas devido à produção excessiva de calor.

4.Documentação

Registos de manutenção: Manter registos detalhados das inspecções, actividades de manutenção e quaisquer reparações efectuadas no sistema de barramento. Esta documentação é essencial para o cumprimento dos regulamentos de segurança e para o planeamento de futuras manutenções.

5. protocolos de segurança

Sistemas de desenergização: Certifique-se sempre de que o sistema de barramento está desenergizado antes de efetuar qualquer trabalho de manutenção. Siga os procedimentos de bloqueio/etiquetagem para evitar a reenergização acidental durante as actividades de manutenção.

Utilização de EPI: Assegure-se de que todo o pessoal envolvido na manutenção utiliza equipamento de proteção individual (EPI) adequado, como luvas e óculos de segurança.

XIII. Normas e regulamentos

Norma/Regulamento	Descrição	Aspectos fundamentais
IEC 61439	Quadro abrangente para conjuntos de aparelhagem de baixa tensão e de controlo	Requisitos de ensaio Métodos de verificação Tratamento da corrente de falha Documentação e conformidade
EN 13601	Especificações para condutores de cobre e alumínio em sistemas de barramentos	Qualidade do material Especificações dimensionais
Normas UL (por exemplo, UL 508A)	Normas de segurança para painéis de controlo industriais e sistemas de barramentos na América do Norte	Segurança contra incêndios Segurança eléctrica
Código Elétrico Nacional (NEC)	Orientações sobre instalações eléctricas nos Estados Unidos	Segurança de instalação Classificações do equipamento

XIV.Orientações para os fabricantes

Mersen :Especializada em barramentos laminados personalizados e oferece uma vasta gama de soluções eléctricas.

Velden Engineering :Fornece puncionamento e dobragem CNC automatizados para barramentos de cobre e alumínio, atendendo a várias indústrias.

Electris: Fabrica barramentos de cobre e alumínio, com foco na distribuição eficiente de energia e soluções personalizadas.

H V Wooding: Especializada no fabrico de barramentos de cobre e alumínio para componentes de aparelhagem, painéis de controlo e transformadores.

ILF Ltd :Dedicada à produção de barramentos de cobre de alta qualidade para várias aplicações, incluindo as indústrias de energia, ferroviária e aeroespacial.

VIOX Elétrico: Fabricantes Caixas de distribuição barramentos.

XV.Artigo fonte

https://www.epa.gov/environmental-geophysics/electrical-conductivity-and-resistivity

https://www.nde-ed.org/Physics/Materials/Physical_Chemical/Electrical.xhtml