Fundação de pesquisa da NFPA lidera projeto de três anos para criar modelo de cálculo de arco elétrico em corrente contínua

A Fire Protection Research Foundation (FPRF), afiliada de pesquisa independente da National Fire Protection Association (NFPA), anunciou em 2 de outubro de 2026 que lidera um projeto de três anos para desenvolver o cálculo do risco de arco elétrico (arc flash) em corrente contínua, com patrocínio da NFPA, da Siemens, da Schneider Electric, da Eaton, da ABB e da Mersen.

O projeto, chamado Development of a Model for Direct Current (DC) Arc Flash Phenomena, responde ao aumento do uso de corrente contínua em data centers, veículos elétricos, sistemas de armazenamento de energia, sistemas fotovoltaicos e outros ambientes industriais e comerciais, e a fundação lembra que o arco elétrico pode expor o trabalhador a riscos graves, com perigo de morte, em fração de segundo.

A lacuna nos métodos de cálculo atuais

A página do projeto explica que a NFPA 70E, Standard for Electrical Safety in the Workplace, resume no Anexo D os métodos de cálculo disponíveis, entre eles o IEEE 1584-2018, Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations, que traz modelos matemáticos para determinar a distância de risco do arco e a energia incidente, isto é, a energia térmica que chega ao corpo do trabalhador, mas cujas orientações se limitam à corrente alternada.

Segundo a fundação, os outros métodos listados na NFPA 70E podem adotar uma abordagem mais conservadora para o risco em corrente contínua, e a seção 110.16 do National Electrical Code (NEC) exige etiqueta com a fronteira de arco e a energia incidente disponível ou o nível de equipamento de proteção individual exigido, regra que vale para sistemas de corrente alternada e de corrente contínua.

O comunicado diz que a maior parte dos métodos de cálculo de arco usados hoje se baseia em sistemas de corrente alternada e que faltam abordagens validadas e práticas para a corrente contínua, e a diretora executiva da FPRF, Amanda Kimball, afirmou que, com esses sistemas cada vez mais comuns em instalações críticas e em tecnologias novas, cresce a necessidade de orientação de segurança prática e baseada em evidências.

O que o modelo precisa entregar

Os objetivos publicados pedem, primeiro, um modelo de cálculo da corrente de curto-circuito em corrente contínua com resultado em função do tempo, em forma fechada, ou seja, por equações explícitas, semelhante ao da norma IEC 61660, que possa ser aplicado em qualquer programa de computador.

O segundo objetivo é um modelo da energia térmica incidente que o arco impõe a uma superfície a uma dada distância e da fronteira de arco, definida como a distância em que essa energia chega a 1,2cal/cm² (5,02J/cm²), com resultado entre 0% e 10% acima do valor real quando as entradas tiverem erro de até 10% para mais ou para menos, desenvolvido como modelo teórico e validado por ensaios.

Os modelos devem aceitar tensões nominais de distribuição de 250V a 3.000V em corrente contínua, distância de trabalho de 18” (45,72cm), com resultado convertível para outras distâncias, conversores de até 5.000A, demais fontes sem limite de potência, arranjos de condutores ao ar livre e dentro de caixa e tempo de arco sem restrição, e devem fornecer a corrente de curto-circuito de cada fonte em kA ao longo do tempo, a energia incidente em cal/cm² e a fronteira de arco em polegadas.

Para o tempo de eliminação da falta, o projeto pede um método baseado na energia acumulada que chega ao arco e na energia total de interrupção nominal do dispositivo de proteção contra sobrecorrente, ou, quando o dispositivo não tiver esse valor informado, nas suas curvas de tempo e corrente.

Ensaios em três fases

Pelo comunicado, o primeiro ano se concentra em data centers de 800V, com ensaios iniciais numa tensão e numa configuração de fonte específicas, e as fases seguintes ampliam os ensaios e o modelo geral para baterias, sistemas fotovoltaicos, conversores, motores e capacitores de corrente contínua.

A página do projeto detalha que a primeira fase vai caracterizar o comportamento do arco e a contribuição do conversor para a corrente de falta e validar os cálculos de curto-circuito, que a segunda deve concluir o modelo validado para data centers de 800V e definir a base para estendê-lo de cerca de 200V a 3.000V, e que a terceira inclui baterias de íons de lítio, de chumbo-ácido e de níquel-cádmio, considerando o estado de carga.

Os ensaios podem ser feitos em qualquer laboratório, desde que os procedimentos de controle de qualidade sejam publicados e auditados com critério de aprovação e reprovação, e uma auditoria reprovada invalida todos os resultados produzidos depois da última auditoria aprovada, enquanto o registro da onda de pressão do arco (arc blast) é recomendado, embora não seja exigido.

O custo estimado está na faixa de US$ 3 milhões a US$ 4 milhões, conforme as fontes de corrente contínua que forem incluídas, e o trabalho será acompanhado por um painel técnico com especialistas independentes e representantes dos patrocinadores, que vai revisar o andamento e os produtos de cada etapa.

O que a fundação prevê para as normas

Os modelos, com as equações, devem ser publicados de graça no relatório final da FPRF, e a fundação diz que os resultados vão subsidiar a revisão de normas de consenso, inclusive a edição de 2030 da NFPA 70E, que poderá citá-los como métodos adicionais de cálculo.

Até lá, a própria página do projeto registra que o IEEE 1584-2018 não cobre a corrente contínua e que os demais métodos reunidos na NFPA 70E podem ser mais conservadores quando aplicados a instalações de corrente contínua, como as de baterias e de sistemas fotovoltaicos citadas pela fundação.