028 ante projeto de aterramento e spda

7/22/2019 028 Ante Projeto de Aterramento e SPDA

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ANTE-PROJETO DE ATERRAMENTO ELTRICOESISTEMA DE PROTEO CONTRA DESCARGAS

ATMOSFRICAS DIRETAS (S.P.D.A.)

CONSIDERAES PRELIMINARES

O presente Anteprojeto tem por objetivo oferecer base para os estudos do SISTEMA DEPROTEO CONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS (S.P.D.A.) eATERRAMENTO ELTRICOpara uma edificao Hipottica.

O projeto ser desenvolvido de acordo com o que estabelecem as Normas NBR 5410, NBR5419 e NBR 7117 da ABNT.

Sero levantadas medidas das resistividades do terreno, de acordo com a NBR 7117 daABNT (mtodo de Wenner)e o solo estratificado em camadas de modo a se obter asconfiguraes possveis de Aterramento Eltrico, para anlise tcnico-econmica commelhor custo/benefcio.

Constar do projeto

Planta baixa de instalao da malha de Aterramento Eltricos e de cobertura para

os captores contra descargas atmosfricas diretas, que podem dependendo docaso serem apresentados em conjunto na mesma planta.

Obs.: Entende-se por malha de aterramento eltrico o Sistema de aterramento,que depende das dimenses da Edificao, da rea disponvel e das

caractersticas do solo.

Um relatrio com detalhes especficos e necessrios ao bom entendimento doprojeto para sua execuo, cortes, diagrama unifilar, relao do material com suaespecificao tcnica e quantificao.

Resultados das medies e clculos da estratificao do solo, projeto da malha deAterramento Eltrico, clculo do nvel previsto de incidncias de descargasatmosfricas segundo a NBR 5419, grau de proteo necessrio, etc...

Registro de ART (Anotao de Responsabilidade Tcnica) junto ao CREA.

CONSIDERAES FINAIS


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A proteo contra Descargas Atmosdfricas Indiretas seroespecificadas de acrdo com os Equipamentos Eltricos e

Eletrnicos previstos. Para condomnios prev-se a proteo dosElevadores e Bombas de recalque.

Nos casos especficos de Equipamentos Eletrnicos Sensveis (E. E. S. ) dever haver estudo especfico a cada caso, quetambm funo da localizao de Edificao na Cidade,Centros, Bairros com maior densidade, bairros afastados e zonarural, ou Sistema Industrial.

prevista na instalao uma caixa com barramento deequipotencializao para o Aterramento Eltrico de todo e

qualquer equipamento eltrico ou eletrnico.

MODELO TPICO DE DIMENSIONAMENTO DA MALHA DEATERRAMENTO ELTRICO

Observaes:

Os valores abaixo so apresentados a ttulo de ilustrao, no tendo seusresultados aplicao direta ao projeto em questo.

Os valores a serem considerados, sero aqueles obtidos a partir das

medidas dos dados de solo do local, a serem efetuados por ocasio deelaborao do projeto.

O modelo apresentado refere-se a uma configurao de malha deaterramento eltrico em anel. Diversas situaes de malha so possveis,dependendo das dimenses da edificao, das reas livres no terreno, eprinc ipalmente da estratificao do solo, definindo assim a resistividade domesmo em camadas.

1. GRFICO DA RESISTIVIDADE DO SOLO CONFORME MTODO DE WENNERNBR 7117 ABNT.

2. ESTRATIFICAO DO SOLO EM DUAS CAMADAS PELO MTODO DE TAGGIEEE

d (m) R (Ohm) -medido R (Ohm) - calculado Diferena (%)

1.5 76.8 77.16 -0.46


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3.0 90.5 90.8 -0.33

6.0 101.0 100.7 0.34

12.0 104.8 105.12 -0.31

3. RESISTIVIDADE APARENTE

Resistividade da 1a. Camada = 64.33 Ohm.mResistividade da 2a. Camada = 107.16 Ohm.mProfundidade da 1a. Camada = 0.99 mProfundidade da malha : 0,50 mBitola dos condutores da malha : cobre nu 50 mm2rea aproximada de abrangncia : 16.000 m2Resistividade Aparente : 86.2 Ohm.m

4. PROJETO DA MALHA DE ATERRAMENTO ELTRICO - EM ANEL

Resistncia de Projeto :Cabos de Cobre nu :

Dimetro do Anel (m) Resistncia (Ohms)

15.0 4.0

20.0 3.1

25.0 2.6

30.0 2.2

35.0 1.9

40.0 1.7

45.0 1.5

50.0 1.4

90,0 1.0

5. PROJETO DA MALHA DE ATERRAMENTO ELTRICO - EM ANEL COMHASTES


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Resistncia de Projeto:Cabos de Cobre nu de 50 mm2 : profundidade a ser definidaHastes cobreadas de alta camada 5/8 " de dimetro

Nmero dehastes

Resistncia ()Haste 2.4 m

Resistncia ( )Haste 3.0 m

Resistncia ( )Haste 6.0 m

2 1.21 1.21 1.20

4 1.20 1.20 1.17

6 1.19 1.18 1.14

8 1.18 1.17 1.12

12 1.15 1.13 1.0816 1.13 1.11 1.06

DICAS E INFORMAES DE INTERESSE GERAL

No passado, o homem pensava que os raios e o trovo eramos avisos dos Deuses enfurecidos. Muitas crenasrelacionavam os raios e troves. Benjamim Franklin em 1752fez os primeiros experimentos sobre as descargasatmosfricas, utilizando uma pipa com um fio metlico paracomprovar que as nuvens podiam conter cargas eltricas.Desde aquela poca os fenmenos dos raios, ou descargasatmosfricas, vm sendo estudados. Hoje essas descargasso analisadas como os fenmenos eltricos entre nuvens ea terra.

Ainda h quem diga que um raio no cai no mesmo lugarduas vezes. Este conceito errado e para se ter uma idia hregist ros de que a Torre Eifel (Frana) e o edifcio EmpireState(U.S.A), so alvos de dezenas de descargasatmosfricas todo o ano .


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A probabi lidade de um raio cair em pontos mais altos maiordo que nos locais mais baixos, uma vez que o objetivo dadescarga atingir a superfcie da terra, sendo portanto nestecaso a menor distnc ia entre a nuvem e a terra. Entretantoisto no uma regra geral. H freqentemente registros deincidncias em regies baixas, mesmo entre colinas, e istovai depender de uma srie de fatores, como ventos,dimenses da nuvem , caractersticas do ar no local, maiorionizao, etc...

Um dado importante a determinao da distncia em que houve

uma descarga atmosfrica ( Raio). Considerando a velocidade daluz da ordem de 300 mil km/s e a velocidade do som da ordem de340 m/s, pode-se estimar a que distncia houve uma descarga,simplesmente multiplicando-se o tempo estimado em segundos(entre a viso do relmpago e a escuta do trovo), por 340obtendo-se a distncia aproximada em metros. Este dado importante para se determinar a proximidade de uma tempestade.Para se determinar se uma tempestade est se aproximando ouafastando, basta determinar as distncias entre duas descargasconsecutivas. Obviamente se a segunda medida for maior que aprimeira, significa que a tempestade est se dirigindo para outra

direo. Entretanto em funo dos ventos a tempestade podemudar seu curso.

A descarga elt rica ( Raio) ao se deslocar em direo ter ra,produz um efeito luminoso que s vezes chega a serassustador. Esta descarga produz um efeito trmico no canalda descida produzindo um som que ns denominamos detrovo. O trovo portanto no o fator perigoso, pois trata-seda expanso do ar na descida da descarga, conseqncia daenergia trmica dissipada..

Para se proteger contra essas descargas (Raios),pode-se tomar alguns

cuidados bsicos que so:


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NO CAMPO:

No campo, regio aberta como pastos de animais, reas deprticas esportivas, (futebol, golfe ou gramados em geral), omelhor abaixar com os ps juntos e as mos sobre a cabea.Nunca se abrigar embaixo de rvore isolada. Uma rvore podereceber uma descarga e provocar descargas laterais ou mesmopotencial de passo elevado podendo provocar danos irreparveisou mesmo ceifar uma vida. Diversos animais morrem por anovtimas destas descargas..No se aproximar de cercas ou redes eltricas, porque estasrecebem influncia das descargas atmosfricas e ficamcarregadas durante algum tempo. Poder haver uma descargapara a terra atravs de uma pessoa ou de um animal que seaproxima.

NA CIDADE:

Na cidade a proteo maior porque as ruas com seus prdiosmais elevados, proporciona um sistema de proteo para o serhumano. claro que h maior probabilidade de uma descargacair sobre um edifcio do que sobre uma pessoa que transita naRua. No caso de uma Rua sem edificao, deve-se procedercomo se estivesse em campo aberto.Para maior proteo o melhor se abrigar durante astempestades dentro das edificaes como bares, lojas, shopping,supermercados ou galerias de lojas. Nesta situao h proteohumana, evidentemente no se quer dizer que a s edificaesestaro protegidas. Deste assunto trataremos mais frente.O melhor permanecer dentro das edificaes de prefernciaque possuam proteo contra descargas atmosfricas. Osveculos fechados , trens metlicos fechados, nibus, metr,abrigos subterrneos, tneis, cavernas so locais de proteocontra descargas atmosfricas. Os automveis no conversveis,podem ser considerados seguros porque cumprem o papel dagaiola de Faraday, mas prudente desligar o motor, fechar osvidros e no tocar em partes metlicas.Barcos e Navios metlicos fechados.

NAS PRAIAS E PISCINAS:

Na presena de uma tempestade que se aproxima, o melhor seretirar e procurar abrigo nos bares ou locais onde haja edificaoou um veculo como mencionado acima, durante a tempestade.No h maneira mais segura nestes casos.


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Depois das enchentes, as descargas atmosfricas so a principalcausa de morte por fenmenos naturais. Estima-se que 1000 (mil)pessoas morrem por ano vtimas de descargas atmosfricas nomundo. H informaes que em maro de 1993, quase 50pessoas morreram na Flrida nos Estados Unidos em 2 diasdurante as tempestades.

No Brasil, estima-se que mais de 100 (cem) pessoas morrem porano e muitas instalaes so danificadas ou incendeiam por

conseqncia das descargas atmosfricas. Ainda h de seregistrar que muitos dados de acidentes no so comunicados ouveiculados no Brasil, principalmente no interior. Acredita-se quedezenas de milhares de animais morram por ano atingidosindiretamente por descargas atmosfricas.

Para se ter uma idia da formao de um descarga, passamos aapresentar alguns conceitos.

1. Com o rompimento da rigidez diettica do ar, da ordem de 3milhes de volts/metro, ocorre a descarga (relmpago).2. Os relmpagos, como tambm so chamadas estasdescargas, duram em mdia 1/3 do segundo.3. As correntes eltricas so da ordem de 20 a 30 kA.4. A temperatura em torno da descarga pode atingir valores daordem de 30.000 C.5. Em geral pode-se ouvir o trovo a alguns Km de distncia dolocal onde formado, e dependendo do relevo, vento etemperatura do ar mais de 20 Km.

AS DESCARGAS ATMOSFRICAS PODEM OCORRER DEUMA MANEIRA GERAL:

Da nuvem para o solo ( MAIS FREQUENTE) Do solo para a nuvem Dentro da nuvem Da nuvem para um ponto da atmosfera


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instalao, atravs de ARTs do CREA.

As normas que determinam os projetos e execuo noBrasil so NBR5410, NBR5419 e NBR1117.

muito comum ouvi r as pessoas mais experientes dizerem:" prefervel no ter ins talao de Pra-raios, a ter umainstalao mal feita principalmente com mal AterramentoEltrico" , porque estes no protegero adequadamente nocaso de Descargas Atmosfricas, podendo provocar

conseqncias desastrosas.

H registros de exploses subterrneas provenientes deAterramentos Eltr icos mal fei tos, provocando grandeevaporao da gua do solo em tempo muito cur to. Ocomportamento semelhante ao de uma panela de presso.

A evaporao aumenta a presso sob o so lo e provocafenmeno semelhante a uma granada explodindo,

principalmente se o local tiver piso cimentado.

Pra-raios radioativo est proibido desde 1988 devido suaalta periculosidade, alm de ter sido comprovado porpesquisas que no produz o efeito esperado.

Uma proteo adequada exige instalao projetada porprofissionais de Engenharia especializados, com umSistema de Aterramento Eltrico projetado a partir doconhecimento da Resistividade do Solo e estratificao do

solo em camadas visando otimizar a relaocusto/benefcio das solues possveis de aterramentoeltrico.

Isto s possvel quando se mede a Resistividade doSolo, partindo da para execuo do projeto da Malha deTerra, que pode ser composta desde algumas hastes at acombinao de hastes e condutores denominadoscontrapesos de acordo com a resistividade do solo. Adeterminao do tipo, quantidade e rea ocupada vaidepender desta Resistividade do Solo, devendo ser


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portanto o primeiro parmetro a se medir, e que em geral, ignorada nas instalaes sem projeto.

A manuteno tambm um fator determinante nodesempenho das instalaes. Cabe ressaltar que todo osistema de captores , descidas e aterramento estosujeitos corroso e oxidao, devendo portanto serverificado periodicamente.

Sugere-se vistoriar uma vez por ano, antes da estao daschuvas, para se verificar o estado das instalaes. Caso

necessrio procede-se s manutenes.

CONSIDERAES SOBRE SISTEMAS DE PROTEOCONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS E ATERRAMENTOELTRICO

A descarga atmosfrica (Relmpago ou raio) um fenmeno da natureza

absolutamente imprevisvel e aleatrio, tanto em relao s suascaractersticas eltricas (intensidade de corrente, tempo de durao,etc...), como em relao aos efeitos destruidores decorrentes de suaincidncia sobre as edificaes.Nada em termos prticos pode ser feito para impedir a "queda" de umadescarga em determinada regio. No existe "atrao" a longasdistncias, sendo os sistemas prioritariamente receptores ou captores.Assim sendo, as solues internacionalmente aplicadas buscamminimizar os efeitos destruidores a partir da alocao de dispositivospreferenciais de captao e conduo segura da descarga para a terra.

Somente projetos tecnicamente bem elaborados, obedecendo as NormasTcnicas, podem assegurar uma proteo eficiente e confivel.

Aps anos de estudos, o homem descobriu que o raio (descargaatmosfrica, relmpago) um fenmeno fsico/eltrico e por isto deverser conduzido o mais rpido possvel para dissipao no solo,minimizando assim seus efeitos destrutivos.

Algumas crenas populares e que no se baseiam em fundamentocientfico so:


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CRENA : A instalao do Pra-raios vai atrair os Raios para aEdificao.

REALIDADE: O sistema de captao deve ser instalado paracaptar as descargas atmosfricas que ocorrerem para aEdificao.

CRENA: A instalao do Pra-Raios vai descarregar as nuvense evitar que o raio caia.

REALIDADE : A descarga das nuvens na verdade a descargana forma de raios e o Pra-raios no impedir a precipitao dosmesmos para a terra.

CRENA: Um raio nunca cai duas vezes no mesmo lugar. REALIDADE : A incidncia na TORRE EIFEL (FRANA) e

no EMPIRE STATE (USA) da ordem de 40 descargas por ano. CRENA: O Pra-raios do vizinho est protegendo o meu

prdio/casa. REALIDADE : O sistema de captao de raios de uma instalao

projetado para proteger a edificao onde est instalado, nogarantindo proteo para outras reas alm daquelas para asquais foi projetado.

CRENA : Na regio que eu moro no caem raios. REALIDADE : Toda regio do planeta susceptvel ocorrncia

de descargas atmosfricas, varivel de acordo com a latitude elongitude. A ABNT informa a partir de dados do INPE os ndicesde descargas atmosfricas em todas as regies do Brasil.

CRENA: O meu Pra-raios mesmo fora de Normas tem algunsanos e at hoje no deu nenhum problema.

REALIDADE : Provavelmente o Pra-raios referido ainda nofoi solicitado. O sistema de captao deve ser projetado deconformidade com as normas para que quando solicitado atuedentro das espectativas previstas pelos pesquisadores, que so oselaboradores das normas e portanto avaliam seuscomportamentos com o avano da pesquisa na rea.

As cercas conduzem o raio. Elas podem ser isoladas das edificaes e aterradas nessespontos. Em locais de circulao de pessoas e animais as cercas devem ser seccionadas eaterradas em intervalos regulares. Essas recomendaes aplicam-se tambm a varais longose ou que estejam em contato com edificaes. O aterramento sempre dever ser feitoutilizando-se hastes prprias para o mesmo .

Cerca Paralela Rede deDistruibuio Rural.No caso doparalelismo situado ate 30m darede, a cerca dever ser aterrada e

Cerca Transversal rede deDistribuio Rural.O aterramentoe o seccionamento devero localizar-se prximo ao limite da faixa de


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seccionada a cada 250 metros. segurana.

A proteo de casas e edificaes se faz com a utilizao de um outro tipo de pra-raios que

chamamos de Franklin ou Haste. O tipo haste oferece uma proteo que corresponde ao"volume" de um cone. Esse volume limitado por um angulo de 60 graus com a vertical.Tudo que estiver dentro do espao abrangido por este cone estar protegido. O pra-raiostipo haste instalado pelo construtor civil e obedece a uma norma de construo brasileira,a NBR 5419.

Para a proteo de casas e galpes, pode ser necessrio a utilizao de mais de um pra-raioe de aterramentos especialmente projetados. Existem vrios equipamentos destinados aproteo de redes de baixa tenso. Os mais comuns so os pra-raios e os supressores, quepodem ser encontrados no comrcio especializados. Para o correto funcionamento dessesequipamentos necessrio que sejam especificados adequadamente, que a sua rede seja

bem aterrada, e que o condutor neutro seja contnuo, bem dimencionado e com emendasbem feitas. O bom aterramento da instalao desses equipamentos (aterramento, condutorde descida, etc.), da responsabilidade do proprietrio do imvel.

Pra-raios radioativos no proporcionam proteo adequada e sua utilizao proibida noBrasil. Nos casos de edificaes maiores, como galpes, estbulos, etc., alm da instalaode pra-raios tipo Franklin pode ser necessria a proteo com uma blindagem tipo gaiola,tambm adequadamente aterrada. Para antenas instaladas sobre as edificaces, o mastro ouponto de fixao da antena deve ser aterrado adequadamente. Quando as antenas estiveremlocalizadas distantes de sua propriedade, h necessidade de cuidados especiais, tais comoaterramentos adicionais e instalao de condutor de blindagem.


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PROJETO: SISTEMA DE PROTEO CONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS

LOCAL: Bloco 14 do Residencial Tupinambs

ELEMENTO UTILIZADO: Gaiola de Faraday, atravs de malha superior depositada

sobre a cobertura.

DEFINIO: A gaiola de Faraday consiste em uma malha de fios metlicos com

pequenas hastes conectadas que recebem as descargas eltricas. Essa malha, que deve termdulos de, no mximo, 10 x 15m, conectada aos cabos de descida, que esto ligados s

hastes de aterramento. A proteo proporcionada pela Gaiola de Faraday acontece porque

as correntes induzidas nas quadrculas criam campos magnticos de oposio, levando o

raio para as bordas da malha, obrigando-o a fluir para o cabo de decida.

AVALIAES PRELIMINARES: Conforme orientaes das Normas Tcnicas deveria

ser feito o levantamento das medidas de resistividades do terreno e o solo estratificado em

camadas de modo a se obter as configuraes possveis de aterramento eltrico, no entanto

a disposio do prdio, em estudo, no terreno e o curto espao de tempo para a execuo

deste projeto no permitiram tais procedimentos.

NVEL DE PROTEO: De acordo com a Tabela B.- Exemplos de classificao de

estruturas, da NBR 5419:2001, o prdio possui o tipo de estrutura classificada como

Residncia exigindo o nvel de proteo III.

CARACTERSTICAS FSICAS DO SISTEMA

Captao:A Norma 5419:2001, no item 5.1.1.3.3., recomenda o uso de captor em forma

de anel, disposto ao longo de todo permetro, situado a no mximo 0,5 m da borda do

permetro superior da edificao, no entanto o prdio em estudo, possui antenas captoras da


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Os sistemas de proteo contra descargas atmosfrica, no impede a ocorrncia das

descargas atmosfricas No entanto a aplicao das normas tcnicas, reduz

significativamente, os riscos de danos devidos as descargas atmosfricas.

A manuteno tambm um fator determinante no desempenho das instalaes.

Cabe ressaltar que todo o sistema de captores, descidas e aterramento esto sujeitos

corroso e oxidao, devendo portanto ser verificado periodicamente. De acordo com a

NBR 5419:2001, as inspees devem ser efetuadas periodicamente, em intervalos de 5

anos, para estruturas destinadas a fins residenciais, comerciais e administrativos.

O trabalho em pauta foi realizado utilizando como base um bloco de apartamentos

do Residencial Tupinambs, onde, para perfeito funcionamento do sistema de proteocontra descargas atmosfrica proposto, deve ser realizado em todos os 24 blocos do

Residencial e todos eles interligados pelo subsolo, por malha de aterramento.

FONTES DE CONSULTA

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5419. Proteo deEstruturas Contra Descargas Atmosfricas.Rio de Janeiro: ABNT, 2001.

CIPOLI, J. A. Proteo de edificaes contra descargas atmosfricas. Campinas: ICEA,1995.

KINDERMANN, G.; CAMPAGNOLO, J. M. Aterramento eltrico. 3 ed. Porto Alegre:

Sagra Luzzatto, 1995.

SILVA JR., A. R. Sistema de Proteo Contra Descargas Atmosfricas.Curso de

Especializao em Tpicos Avanados em Telecomunicaes. Campo Grande: UFMS,

2003.


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