Energia Incidente de Arc Flash (Método de Lee)
Calcula a energia incidente de um arco elétrico pelo método de Ralph Lee, E = 5,12×10⁵ × V × I_cc × t ÷ d², com a tensão em kV, a corrente de curto-circuito franco em kA, o tempo de eliminação da falta em segundos e a distância de trabalho em milímetros. O método de Lee modela o arco ao ar livre como uma fonte de calor radiante ideal, sem levar em conta a energia que o invólucro reflete de volta; por isso a IEEE 1584 o mantém apenas como o modelo legado, indicado para arco aberto e para tensões acima de 15 kV, onde as equações empíricas não valem. O resultado em cal/cm² define a categoria de EPI: 1,2 cal/cm² é o limiar da queimadura de segundo grau e o valor que delimita a fronteira de arco. Adotada a forma em cal/cm² (a variante em J/cm² usa 2,142×10⁶ e é 4,184 vezes maior). Informe a tensão, a corrente de curto-circuito, o tempo de eliminação e a distância de trabalho.
Resultado
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Método de Lee: energia incidente e a linha de 1,2 cal/cm²
O estudo de arco elétrico é a última etapa depois do cálculo de curto-circuito e da coordenação da proteção. Com a corrente de falta e o tempo de atuação na mão, o engenheiro precisa traduzir isso em calorias por centímetro quadrado na altura do rosto de quem vai abrir o painel. Esse número vira etiqueta colada na porta, define a vestimenta e delimita a fronteira até onde ninguém entra sem proteção. Errar para menos coloca um eletricista de camisa de 8 cal/cm² diante de um painel de 25. Errar demais para mais engessa a manutenção com roupa de 40 cal que ninguém aguenta vestir por seis horas.
A equação de Ralph Lee é E = 5,12×10⁵ × V × I_cc × t ÷ d², com a tensão em kV, a corrente de curto franco em kA, o tempo de eliminação em segundos e a distância de trabalho em milímetros. Ela trata o arco como fonte pontual radiante ao ar livre, na condição de máxima transferência de potência, com o arco consumindo metade da tensão. Foi usada a forma em cal/cm²; a variante em joules traz 2,142×10⁶ e devolve valor 4,184 vezes maior, confusão que já gerou etiqueta errada. Com os padrões — 480 V, 20 kA, 200 ms e 455 mm — saem 4,748 cal/cm². O limiar de referência é 1,2 cal/cm², energia que causa queimadura de segundo grau em pele nua; as classes da NFPA 70E ficam em 4, 8, 25 e 40 cal/cm².
Lee não modela invólucro. Um arco dentro de um cubículo tem parte da energia refletida de volta pela abertura, e foi por isso que a IEEE 1584 substituiu esse cálculo por equações levantadas em ensaio na faixa de 208 V a 15 kV, guardando o método de Lee para arco ao ar livre e para tensões acima do que foi ensaiado. Ele também supõe que toda a corrente franca vira corrente de arco, o que em baixa tensão não ocorre. A queda com o quadrado da distância é otimista: os ensaios dão expoente entre 1,47 e 2, então a distâncias maiores o método subestima. Confira as unidades: 480 V entra como 0,48, e digitar 480 multiplica o resultado por mil.
Perguntas frequentes
Com os padrões da tela dá 4,748 cal/cm². Que EPI isso exige?
Por que a tensão vai em kV e a distância em milímetros?
O que muda mais o resultado: a distância ou o tempo?
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TDD — Distorção Total de Demanda (IEEE 519)
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Ajuste de Convexidade Futuro/Forward
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