As usinas hidrelétricas combinam infraestruturas de grande porte, equipamentos elétricos sensíveis e áreas expostas que exigem uma estratégia de proteção contra descargas atmosféricas adaptada às características de cada setor. Descubra como implementar uma proteção completa e integrada.
As usinas hidrelétricas desempenham um papel fundamental na geração de energia renovável. No entanto, suas características exigem uma proteção contra descargas atmosféricas especialmente criteriosa. Sua localização, a presença de estruturas externas, subestações, linhas de transmissão e distribuição, além de equipamentos de controle e da necessidade de garantir a continuidade operacional, fazem com que uma tempestade possa representar riscos tanto para as pessoas quanto para a infraestrutura.
Por isso, a proteção deve ser planejada de forma integrada, combinando diferentes medidas de acordo com as características de cada área.
DIFERENTES NECESSIDADES DE PROTEÇÃO
Uma usina hidrelétrica reúne áreas com características bastante distintas. A casa de força, a subestação externa, os sistemas elétricos, as comunicações e as áreas de trabalho ao ar livre não apresentam o mesmo nível de exposição nem exigem, necessariamente, a mesma solução de proteção.
A norma IEC 62305 aborda a proteção contra descargas atmosféricas sob uma perspectiva global, contemplando a avaliação de risco, a proteção de estruturas e pessoas, bem como a proteção dos sistemas elétricos e eletrônicos internos. No entanto, as necessidades de proteção não dependem apenas das diferentes áreas existentes dentro de uma usina. O próprio tipo de instalação também influencia sua configuração, dimensões, nível de exposição e a distribuição dos elementos críticos.
Existem diferentes tipos de usinas hidrelétricas, de acordo com fatores como a disponibilidade de recursos hídricos, a capacidade de geração necessária e as condições geográficas. Usinas a fio d'água, com reservatório, reversíveis (de bombeamento) ou por derivação apresentam configurações distintas que devem ser consideradas no momento de definir uma estratégia de proteção.
As características e a configuração de cada tipo de usina influenciam diretamente a análise de suas necessidades de proteção contra descargas atmosféricas.
Por esse motivo, o projeto deve começar com uma análise das características da instalação, do ambiente e das normas aplicáveis, identificando os elementos críticos e definindo as medidas de proteção mais adequadas. Em uma infraestrutura desse tipo, nem todas as áreas devem ser protegidas da mesma forma ou por meio de uma única tecnologia. A solução deve ser adaptada às necessidades de cada setor, mantendo uma estratégia de proteção integrada. É justamente nesse contexto que a combinação de diferentes tecnologias faz toda a diferença.
PROTEÇÃO DA EDIFICAÇÃO COM UM SISTEMA PDI
Para a proteção externa das edificações da usina, pode ser adotado um sistema de proteção utilizando para-raios com dispositivo de ionização (PDI), sempre em conformidade com as normas aplicáveis ao projeto. O objetivo é contar com um sistema capaz de interceptar a descarga atmosférica e conduzir a corrente do raio até a malha de aterramento por um caminho previamente definido e devidamente dimensionado.
No entanto, o captor é apenas um dos componentes do sistema. Uma proteção externa eficiente exige a correta integração do sistema de captação, dos condutores de descida e da malha de aterramento, além da análise das distâncias de separação e das ligações equipotenciais necessárias.
A geometria da edificação, sua altura, os elementos existentes na cobertura e o nível de proteção requerido determinarão o projeto e o posicionamento do PDI para garantir a zona de proteção necessária. Essa solução permite proteger a edificação principal de acordo com sua geometria específica. Entretanto, a abordagem muda quando se trata de uma das áreas mais críticas da usina: a subestação elétrica.
SISTEMA CONVENCIONAL PARA A PROTEÇÃO DA SUBESTAÇÃO
Uma subestação apresenta uma configuração completamente diferente da de uma edificação. Transformadores, barramentos, isoladores e outros equipamentos de alta tensão estão distribuídos em uma área aberta, onde é necessário analisar cuidadosamente a exposição de cada elemento a um possível impacto direto de raio.
Nesse caso, a proteção pode ser realizada por meio de um sistema convencional de captação, utilizando captores Franklin, mastros e/ou cabos de guarda para criar as zonas de proteção necessárias sobre os equipamentos da subestação.
Não se trata de posicionar os captores de forma arbitrária, mas de determinar, por meio de métodos adequados de projeto, quais equipamentos permanecem efetivamente protegidos contra impactos diretos. De fato, a norma IEEE 998-2026 é dedicada especificamente ao projeto do sistema de blindagem contra impactos diretos em subestações e contempla tanto os métodos clássicos quanto o Modelo Eletrogeométrico (Electrogeometric Model – EGM) para definir essa proteção.
Além disso, a malha de aterramento desempenha um papel fundamental nesse ambiente. A corrente do raio deve ser dissipada de forma segura e eficiente, e o projeto deve considerar a equipotencialização e a proteção contra diferenças de potencial perigosas.
ANTECIPAR PARA PROTEGER AS PESSOAS
Além da proteção da infraestrutura, existe um risco que esses sistemas, por si só, não conseguem eliminar: a exposição dos trabalhadores durante uma tempestade. As usinas hidrelétricas frequentemente exigem atividades de inspeção, manutenção e intervenção em áreas externas e locais expostos. Nessas situações, saber que a instalação está protegida contra impactos diretos de raios não significa que seja seguro continuar trabalhando ao ar livre durante uma tempestade. Por isso, a proteção pode ser complementada por um sistema de alerta antecipado, como o PREVISTORM® Thunderstorm Warning System.
O PREVISTORM® é um sistema desenvolvido de acordo com a norma IEC 62793:2020, que monitora continuamente os processos de eletrificação das nuvens por meio de um sensor de campo elétrico e gera alertas capazes de indicar o risco de ocorrência de descargas atmosféricas antes do primeiro raio. O sistema também identifica quando esse risco diminui, fornecendo uma informação essencial para definir o momento de ativar protocolos de segurança e quando as atividades podem ser retomadas com segurança.
Em uma usina hidrelétrica, essa capacidade permite estabelecer protocolos preventivos para trabalhadores que atuam em áreas externas, como interromper determinadas operações, evacuar áreas expostas e deslocar as equipes para locais seguros antes que o risco atinja níveis críticos. Dessa forma, a estratégia evolui da proteção contra o impacto para a prevenção dos riscos associados à tempestade.
UMA ESTRATÉGIA INTEGRADA PARA PROTEGER A GERAÇÃO HIDRELÉTRICA
A proteção contra descargas atmosféricas em uma usina hidrelétrica não deve ser encarada como uma escolha entre um sistema PDI e um sistema convencional. A estratégia mais eficiente consiste em combinar diferentes medidas de proteção onde cada uma delas oferece maior benefício.
Um sistema PDI pode proteger as edificações da usina; um sistema convencional, utilizando captores Franklin, mastros e cabos de guarda, pode fornecer a blindagem necessária para a subestação; os Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS), a equipotencialização e a malha de aterramento contribuem para proteger os sistemas elétricos e eletrônicos; e um sistema de alerta antecipado como o PREVISTORM® acrescenta uma camada adicional de prevenção para os trabalhadores que atuam em áreas expostas.
Na INGESCO, desenvolvemos cada projeto a partir da análise das características da instalação, do ambiente e das normas aplicáveis, definindo uma solução adaptada às necessidades reais de cada infraestrutura. Porque, em uma instalação destinada à geração de energia, proteger contra descargas atmosféricas também significa proteger as pessoas, preservar os equipamentos e contribuir para a continuidade da operação.