Teixeira, Renato Jardim
Lara, Douglas Thiago Moreira
Agosto de 2024
Resumo: O mercado de veículos elétricos no Brasil está em rápida expansão, com um crescimento substancial nas vendas e uma previsão de 150 mil veículos eletrificados até o final de 2024. Entretanto, a infraestrutura de recarga para esses veículos ainda enfrenta desafios críticos, especialmente no que diz respeito à qualidade das instalações elétricas. As instalações elétricas brasileiras carecem de projetos adequados, da aplicação dos dispositivos de segurança e podem conter materiais de baixa qualidade, fatores que aumentam os riscos de acidentes e danos. A norma ABNT NBR 17019 fornece diretrizes essenciais para garantir a segurança e a eficiência das instalações de recarga, como proteção contra sobretensões, sobrecorrentes, choques elétricos. Implementar as diretrizes normativas é vital para criar uma infraestrutura robusta e segura que suporte a crescente frota de veículos elétricos no Brasil, promovendo uma transição sustentável e segura para a mobilidade elétrica.
I. Introdução
O transporte ferroviário A evolução dos veículos elétricos no Brasil tem sido notável nos últimos anos, impulsionada por um crescente interesse em soluções sustentáveis e pela necessidade de reduzir as emissões de gases poluentes. Em junho de 2024, foram emplacados 14.396 veículos no Brasil, número que representa um crescimento de 131% em relação ao mesmo período de 2023, segundo a ABVE [1]. A estimativa apontada no estudo é que 2024 atinja um novo recorde de 150 mil veículos eletrificados. Este crescimento reflete tanto o aumento da conscientização ambiental entre os consumidores quanto os incentivos governamentais, como isenções fiscais e subsídios para a compra desses veículos. Além disso, várias montadoras internacionais e nacionais têm investido na produção local de veículos elétricos, ampliando a oferta e reduzindo os preços.
Paralelamente, a infraestrutura de estações de recarga no Brasil tem avançado, embora ainda enfrente desafios. Até agosto de 2023, o país contava com aproximadamente 3.800 estações de recarga, distribuídas principalmente em grandes centros urbanos e corredores rodoviários estratégicos, conforme relatórios da ABVE [2]. Tendências indicam que, nos próximos anos, haverá um crescimento acelerado dessas instalações, com empresas privadas e estatais investindo em redes de recarga rápida e ultrarrápida. As projeções sugerem que, até 2030, o Brasil poderá ter mais de 10.000 pontos de recarga, conforme Figura 1, impulsionando ainda mais a adoção dos veículos elétricos e contribuindo para a descarbonização do setor de transporte.
Figura 1 – Evolução dos eletropostos no Brasil (Adaptado: [2]) (*Valor estimado)
Assim como outros equipamentos conectados à rede elétrica, os carregadores e veículos elétricos estão susceptíveis aos danos causados por diversos distúrbios presentes na rede elétrica, principalmente se o local da instalação não possuir as medidas de proteção adequadas. Além de causar prejuízos como: produtos danificados, gastos com manutenções, perda de produtividade, um dos fatores de maior importância refere-se a segurança, pois normalmente esses carregadores estão em áreas de afluência de pessoas.
Como supramencionado, a infraestrutura para recarga dos veículos elétricos ainda é incipiente e a maioria das recargas é realizada no próprio estabelecimento do proprietário desse veículo. Por isso, não há dados relevantes sobre o comportamento dessas estações, impactos e desafios enfrentados sob o ponto de vista da instalação elétrica. Todavia, é possível presumir esse comportamento, a curto e médio prazo, se forem analisadas as características e condições das instalações elétricas brasileiras, como proposto no próximo item.
II. Vulnerabilidade das instalações elétricas
A vulnerabilidade das instalações elétricas, comerciais e residenciais, no Brasil é uma preocupação crescente, que a feta a eficiência dos serviços e a segurança das pessoas. Problemas como instalações mal projetadas, manutenções inadequadas e uso de materiais de baixa qualidade fragilizam e colocam risco tanto a edificação quanto seus usuários.
Embora a norma técnica brasileira ABNT NBR 5410 [3], cuja versão corrigida foi publicada em 2008, estabeleça as condições mínimas necessárias para garantir a segurança, o funcionamento adequado, a conservação dos bens nas instalações elétricas de baixa tensão, sejam elas de uso residencial, comercial, industrial, a realidade encontrada nas instalações elétricas está distante daquelas apontada na norma.
Segundo dados fornecidos pela Abracopel [4], 48,8% das instalações elétricas comerciais não possuem projeto. O estudo demonstra ainda um número significativo de profissionais que, sem os devidos conhecimentos específicos, são responsáveis pelo desenvolvimento de projetos elétricos, conforme indica a Figura 2.
Com vistas a segurança e a mitigação de danos a instalação, seus equipamentos e as pessoas, os serviços relacionados a instalações elétricas, compreendendo projeto, execução, manutenção, devem ser confiados somente a pessoas qualificadas a conceber e executá-los conforme as normas.
Figura 2 – Ausência de projetos elétricos nas instalações comerciais
Por consequência da ausência de projetos ou de pessoas qualificadas para fazê-los, as instalações elétricas no Brasil não adotam as boas práticas de instalação e os dispositivos de proteção requeridos por norma. De acordo com [4], apenas 43,6% das instalações elétricas comerciais possuem um sistema de aterramento funcional. Se tratando do condutor de proteção, apenas 44,2% das instalações comerciais possuem o condutor em todos os pontos de tomada e equipamentos.
A prática comum revela que edificações residenciais e comerciais utilizam apenas a haste de aterramento requerida pelas concessionárias como sistema funcional de aterramento. Essa ação somada a inexistência do condutor de proteção aumenta significativamente o risco de choques elétricos, comprometendo a segurança dos usuários.
Quando se trata da presença dos dispositivos de proteção, o estudo [4] indica que que quase 80% das instalações possuem ao menos um dispositivo geral para proteção contra sobrecorrente, sendo comumente utilizados disjuntores termomagnéticos.
Porém, se tratando da proteção contra choques elétricos e da proteção contra surtos elétricos os números são preocupantes. Mais da metade das instalações elétricas comerciais (59,6%) não possui nenhum dispositivo diferencial residual (DR). Outrossim, 59,1% não possui nenhum dispositivo de proteção contra surtos elétricos (DPS), conforme indica a Figura 3.
Figura 3 – Deficiência dos dispositivos de proteção nas instalações elétricas comerciais (Adaptado de Abracopel [4])
O alto número de acidentes com choques elétricos tem relação direta com a ausência do DR. Já a ausência do DPS aumenta consideravelmente o número de danos aos equipamentos eletroeletrônicos, principalmente porque o Brasil é o país com maior incidência de raios do mundo.
Além disso, o mercado – em busca de menor custo e sem atentar-se ao mínimo de qualidade e segurança – dissemina materiais elétricos sem qualidade suficiente para atender aos esforços requeridos (mecânicos e elétricos), não atendendo aos requisitos de segurança e desempenho apontado nas normas que regulamentam segmento a que pertencem.
Um exemplo recente dessa ação são os “cabos piratas”. Esses cabos são feitos com materiais de baixa qualidade, não possuem seção transversal correta, ou seja, a quantidade de cobre inadequada para aplicação. Ademais, o cobre utilizado é impuro, com até 30% de impurezas, conforme indica [5].
A má qualidade das instalações elétricas tem sua origem ainda na fase de projeto, ou melhor, na sua inexistência. Passa pela ausência de profissionais qualificados, seja na elaboração do projeto ou na execução dos serviços, e culmina na comercialização de materiais inadequados, que não atendem as regulamentações nacionais e internacionais. Todas essas ações comprometem a credibilidade das instalações elétricas, a segurança das pessoas e do patrimônio.
III. A ABNT e o sistema de recarga de veículos elétricos
Para garantir a segurança e eficiência dos sistemas de recarga dos veículos elétricos – fabricantes, projetistas, eletricistas, usuários – é imprescindível seguir um conjunto de normas aplicáveis. O cumprimento dessas diretrizes reduz significativamente os riscos de acidentes envolvendo pessoas, problemas na instalação elétrica, danos aos veículos e aos próprios sistemas de recarga.
Nesse sentido o comitê brasileiro de eletricidade (ABNT/CB-003), elaborou a norma ABNT NBR 17019, publicada em abril de 2022, que versa sobre requisitos para instalações fixa destinada a fornecer energia elétrica aos veículos elétricos e/ou a receber energia elétrica a partir dos veículos elétricos. Dentre as diretrizes apresentadas na norma, a necessidade dos dispositivos de proteção é indispensável, conforme indica a Figura 4, principalmente em áreas com afluência de pessoas.
Figura 4 – Normas relacionadas a recargas de veículos elétricos.
a. Proteção contra sobretensões transitórias
Segundo a NBR 17019 [6], todos os pontos de conexão em locais de aglomeração de público devem ser protegidos contra as sobretensões transitórias, individualmente ou por grupo. A conexão com a rede de energia ou dados, comumente realizada por fios metálicos, demanda a esses sistemas a necessidade da instalação de DPS e a adoção das demais recomendações indicadas nas normas de proteção.
O DPS é um elemento essencial na instalação elétrica, destinado a limitar as sobretensões transitórias e a desviar correntes de surto. Para as estações de recarga que atendem as normas de compatibilidade eletromagnética, a coordenação de DPS é normalmente considerada suficiente na proteção contra surtos.
b. Proteção contra sobrecorrentes
É crucial garantir o bom funcionamento de uma instalação elétrica, sob quaisquer condições de operação, protegendo as pessoas, equipamentos e a rede elétrica na ocorrência de sobrecorrentes e curtos-circuitos. O atendimento a esse requerimento pode ser alcançado com uso de dispositivos termomagnéticos – que possuem disparador bimetálico e disparador magnético –, normalmente encontrado nos disjuntores termomagnéticos.
Com relação a proteção contra sobrecorrente a NBR 17019 [6] indica que cada ponto de conexão deve ser alimentado individualmente por um circuito terminal, protegido por um dispositivo de proteção contra sobrecorrentes de acordo com a ABNT NBR IEC 60947-2, IEC 60947-6-2 ou IEC 61009-1, ou com as partes aplicáveis das IEC 60898 ou IEC 60269, exceto quando o sistema de alimentação para VE, com mais de um ponto de conexão, incluir o dispositivo de proteção contra as sobrecorrentes exigido pela ABNT NBR IEC 61851-1.
c. Proteção contra choques elétricos
A proteção contra choques elétricos é fundamental para garantir a segurança dos usuários durante o processo de recarga, uma vez que a energia envolvida pode representar riscos elétricos significativos.
A NBR 17019 [6] orienta que cada ponto de conexão em corrente alternada deve ser protegido individualmente por um dispositivo de proteção com corrente diferencial residual nominal (IΔn) igual ou inferior a 30 mA.
IV. Proposta de solução técnica
Em face da precariedade nas instalações elétricas que, em desacordo com as prescrições normativas, estão vulneráveis aos riscos relacionados aos perigos que envolvem a eletricidade e ao registro de muitos acidentes de origem elétrica nessas instalações – sobrecargas, choques elétricos, descargas atmosféricas – é indispensável a adoção de medidas para que o mercado emergente de veículos elétricos possa fundamentar, acima de tudo, na segurança.
Muitas entidades têm se empenhado em ações que incentivam o desenvolvimento e o uso da tecnologia veicular elétrica no país, inclusive, algumas delas sendo responsáveis por formular e aprovar leis, regulamentos e normas. Além disso, fabricantes de produtos e/ou serviços tem ofertado aos usuários produtos que atendem aos requisitos de segurança e desempenho, assim como serviços em conformidade com os regulamentos e normas.
Porém, conforme supramencionado, um dos grandes desafios está na fase de projeto – ou melhor, na sua inexistência –, pois nessa etapa a definição da demanda e do fator de utilização das estações de recarga podem sobrepujar a carga máxima prevista para edificação. Uma alternativa, principalmente nos locais em que todos os pontos de recarga podem ser utilizados simultaneamente, é a adoção de um controle de recarga.
Além disso, as medidas de proteção mencionadas pela norma NBR 17019 [6] devem ser adotadas a fim de que a instalação elétrica possa propiciar segurança adequada as estações de recarga e aos seus usuários. A Figura 5 apresenta uma proposta de solução que contém os dispositivos de proteção requeridos pela norma.
Figura 5 – Solução para aplicação dos dispositivos de proteção requeridos pela NBR 17019.
A solução provê as proteções contra sobrecarga, curto-circuito, contra choques elétricos e surtos elétricos junto ao ponto de recarga do veículo elétrico. Como a NBR IEC 61851 [7] preestabelece os valores de tensão e corrente máximo para os modos de recarga 1 e 2, a seleção dos elementos de proteção pode ser realizada conforme indica a Tabela 1.
Tabela 1 – Dispositivos de proteção sugeridos para os modos de recarga 1 e 2.
Em muitos casos a infraestrutura existente – cabeamento, tomadas de corrente – é compatível com os valores máximos de corrente previstos nos modos 1 e 2. Já para o modo de recarga 3, a infraestrutura deve ser definida de acordo com a potência da estação de recarga, por consequência, também é definida proteção conta sobrecarga.
Com relação aos dispositivos de proteção à corrente diferencial-residual, a instrução difere de acordo com o modo de recarga, dada abaixo:
- Modos de recarga 1 e 2: Dispositivos do tipo A, com corrente diferencial-residual nominal IΔn ≤ 30 mA, sendo vetado o uso de dispositivos do tipo AC;
- Modo de recarga 3: No caso em que a estação de recarga para VE for equipada com uma tomada fixa ou tomada móvel para VE, devem ser tomadas as seguintes medidas contra corrente de falta em corrente contínua:
- Utilização de um dispositivo tipo B; ou
- Utilização de um dispositivo do tipo A em conjunto com um dispositivo de detecção de corrente diferencial-residual contínua, conforme a IEC 62995; ou
- Utilização de um dispositivo do tipo F em conjunto com um dispositivo de detecção de corrente diferencial-residual contínua, conforme a IEC 62995.
A exceção para aplicação das medidas listadas no modo 3 ocorre se a própria estação de recarga assegurar a proteção contra falta em corrente contínua.
Assim como ocorre com os aparelhos eletrodomésticos, as estações de recarga e os veículos elétricos têm tensão de impulso suportável. A NBR 5410 [3] e a NBR 5419 [8], compatibilizadas com a IEC 62305 [9], estipulam os valores mínimos para as estações de recarga, de acordo como o modo de conexão e o valor de tensão nominal da alimentação elétrica.
Essas estações podem estar conectadas aos circuitos elétricos internos das edificações e localizados em garagens ou estacionamentos, mas também podem ser instaladas em ambientes externos e conectados diretamente à rede pública de energia. O conceito de zonas de proteção (ZPR) apresentado na NBR 5419 [8] e ilustrado na Figura 6 deve ser aplicado para a seleção da proteção contra surtos.
Figura 6 – Posição das estações de recarga nas zonas de proteção (ZPR)
Geralmente as estações de recarga que utilizam os modos de conexão 1 e 2 estão posicionadas ambientes controlados, ZPR 1 ou maior, onde há presença de proteção contra surtos a montante do local da instalação. Assim, aplicação de DPS Classe II é suficiente para prover a devida proteção nesse ambiente. Entretanto, a adoção de DPS Classe I a montante da tomada de corrente pode ser efetiva, caso esteja exposta a riscos de danos S1 e S3.
Os demais modos de recarga – 3 e 4 – são constituídos por estações que geralmente estão sob forte influência dos efeitos das descargas atmosféricas diretas, próximos a ZPR 0 e sem proteção a montante. Nesses casos, convém DPS Classe I ou Classe I+II junto da estação de recarga.
V. Conclusão
É notável o crescimento da frota de veículos elétricos no Brasil, motivado pelo aumento da conscientização ambiental e por incentivos governamentais. Esse crescimento impulsiona a demanda por estações de recarga que, embora enfrente alguns desafios, apresenta uma projeção de 1500 estações até 2023.
A instalações elétricas comerciais brasileiras possuem um déficit em relação as boas práticas de instalação elétrica, ao uso de dispositivos de proteção e na existência de projeto. Como consequência, são vários os registros de acidentes de origem elétrica, inclusive com a perda de vida humana.
Em relação ao uso de dispositivos de proteção, o disjuntor é o dispositivo mais comum dentro das instalações, embora devam ser realizadas avaliações que tratam da eficácia dessa proteção, uma vez que, devido à ausência dos projetos, a riscos de um dimensionamento equivocado. No que tange ao uso dos dispositivos de proteção contra choques e surtos elétricos, mais da metade das instalações, 59,6% e 59,1%, respectivamente, estão totalmente desprotegidas. Esses números têm peso significativo para o risco das pessoas e dos equipamentos presentes na instalação.
Embora as normativas prescrevam a necessidade da proteção, a realidade encontrada nas instalações elétricas brasileiras está muito distante. Por esse motivo, é muito importante ações efetivas dos órgãos fiscalizadores, a fim de mitigar os riscos de acidentes. Além disso, a adoção de soluções que proveem o uso dos dispositivos principalmente junto as estações de recarga garante a segurança da instalação e de seus usuários, uma vez que muitas dessas estações estão exposta aos riscos de danos devido a sua conexão com a rede elétrica e ao local de instalação.
VI. Bibliográfica
[1] Com vendas de junho, mercado bate em 80 mil eletrificados no 1º semestre e 300 mil em circulação. Associação Brasileira de Veículos Elétricos, 03 de jul. 2024. Disponível em: https://abve.org.br/80-mil-eletrificados-so-no-primeiro-semestre/.
[2] Os oito meses que mudaram a eletromobilidade. Associação Brasileira de Veículos elétricos, 29 set. 2023. Disponível em: https://abve.org.br/oito-meses-que-mudaram-o-mercado-de-eletromobilidade/.
[3] ABNT NBR 5410:2004 Instalações elétricas de baixa tensão.
[4] MARTINHO, Edson; MARTINS JÚNIOR, Walter Aguiar; DE SOUZA, Danilo Ferreira (org.). Raio X das instalações elétricas comerciais brasileiras. Salto-SP: Abracopel, 2022. DOI: 10.29327/5302110.
[5] Fios e cabos piratas. COBRECOM. Disponível em: https://cobrecom.com.br/noticia/fios-e-cabos-eletricos-piratas.
[6] ABNT NBR 17019:2022 Instalações elétricas de baixa tensão – Requisitos para instalações em locais especiais – Alimentação de veículos elétricos.
[7] ABNT NBR 61851-1:2021 Sistemas de recarga condutiva para veículos elétricos, Parte 1: Requisitos gerais.
[8] ABNT NBR 5419:2015 Proteção contra descargas atmosféricas, todas as partes.
[9] IEC 62305:2010 Protection against lightning, all parts.
Autores
Renato Jardim Teixeira, graduado em Engenharia Elétrica (2012) pela UNILESTE-MG e pós-graduado em Automação Industrial (2013) pela PUC-Minas. Atualmente é supervisor da área de engenharia de aplicação na CLAMPER S/A.
Douglas Thiago Moreira Lara, graduado em Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações (2010) pela PUC-MG e pós-graduado em Gestão de Projetos (2011) pela Faculdade Pitágoras. Atualmente é coordenador da área de Engenharia de aplicação na CLAMPER S/A.
