apostila - manutenção de spda
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CURSO A DISTÂNCIA EM MANUTENÇÃO DE EDIFICAÇÕES - MÓDULO 02/ AULA 08
SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
(SPDA)
Engenheiro Fauzi Geraix Filho
1- DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
1.1 Introdução a Descargas Atmosféricas
A formação de cargas nas nuvens, e consequentemente sua descarga
na terra, é um fenômeno normal e natural que assola a Terra e afligi a
humanidade, causando prejuízos e mortes. Há milhares de anos os raios são
observados e estudados, mais ainda poucos progressos foram obtidos a
respeito do fenômeno, existindo ainda muitas duvidas (KINDERMAN, 1997).
De acordo com KINDERMAN (1997) apesar de todos os esforços, não
conseguimos evitar que um raio caia sobre determinado prédio. No entanto,
todos os cuidados são no sentido de disciplina-lo na sua queda, obrigando-o a
seguir um caminho pré-determinado para a terra, ou seja, a implementação dos
pára-raios.
Figura 6-Foto de um raio.
Fonte: (Click Especial, Microservice).
1.2 Formação das Descargas Atmosféricas
KINDERMAN (1997) diz que a nuvem carregada induz no solo cargas
positivas, que ocupam uma área correspondente ao tamanho da nuvem. Como
a nuvem é arrastada pelo vento, a região de cargas positivas no solo
acompanha o deslocamento da mesma, formando praticamente uma sombra
de cargas positivas que segue a nuvem. Neste deslocamento, as cargas
positivas induzidas vão escalando árvores, pessoas, pontes, edifícios, pára-
raios, morros, etc., ou seja, o solo sob a nuvem fica com carga positiva entre a
nuvem e a terra formando diferenças de potenciais. Nota-se que para a
descarga se efetuar não é necessário que o campo elétrico seja superior à
rigidez dielétrica de toda a camada de ar entre a nuvem e o solo, bastando
para isso, um campo elétrico bem menor. Isto é explicado pelo fato do ar entre
a nuvem e a terra não ser homogêneo, pois contém grande quantidade de
impurezas, umidade e ar ionizado, que estão em constante agitação. Com isto,
o ar entre a nuvem e a terra fica muito “enfraquecido”, e um campo elétrico
menor já é suficiente para que o raio consiga perfurar o ar e descarregar na
terra, isso ocorre em frações de micro-segundos.
Segundo KINDERMAN (1997) na maioria dos raios ocorre entre nuvens,
formando descargas paralelas à superfície do solo. Isto se dá durante uma
tempestade, onde nuvens se aproximam a uma distância tal que a rigidez do ar
é quebrada pelo alto gradiente de tensão, com a conseqüente formação do
raio, ocorrendo à neutralização das nuvens.
1.3 Valores das Descargas Atmosféricas
A gama de variações dos valores dos raios é uma questão preocupante,
exigindo maiores estudos. Veja uma tabela de valores medidos e registrados
sobre as características dos raios.
Corrente 2000 a 2000.000 Ampéres.
Tensão 100 a 1.000.000 KV
Duração 70 a 200 us
Carga Elétrica da Nuvem 20 a 50 C
Potência liberada 1000 a 8.000 milhões de kWh
Energia 4 a 10 kWh
Tempo de Crista 1,2 us
Tempo de meia Cauda 50 us
Tabela 1-Valores do Raio.
Fonte: (Descargas Atmosféricas Geraldo Kinderman).
1.4 Ação das Descargas em Estruturas
De um modo geral, é grande ainda o desconhecimento e o grau de
incerteza do efeito, da ação e da proteção contra descargas atmosféricas. Por
este motivo as normas e recomendações existentes são indefinidas em alguns
pontos e imprecisas em outros, sendo necessários muitos estudos e uma
grande evolução no conhecimento do assunto para que se disponha de uma
melhor orientação quanto ao tratamento a ser dado na proteção contra
descargas atmosféricas (KINDERMAN, 1997).
KINDERMAN (1997) Descreve que é interessante ressaltar que, desde a
proposta de Benjamin Franklin de utilizar uma haste para proteção contra
descargas atmosféricas, até hoje não se encontrou nada melhor. E isto ocorreu
há mais de 200 anos. Hoje, a utilização de pára-raios de Franklin em estruturas
elevadas, tem mostrado, na prática, que as laterais dos edifícios não estão bem
protegidas e deve ser complementada com outro tipo de proteção. Os avanços
atuais obtidos foram apenas na metodologia dos cálculos.
Figura 7-Danos a Estrutura.
Fonte: (Click Especial, Microservice).
1.5 Legislação e Normas Técnicas
A decisão de proteger uma estrutura contra os raios pode ser uma
exigência legal. No Brasil uma precaução do proprietário para evitar prejuízos
ou ainda uma exigência das companhias de seguros, já que os raios são
causas de danos físicos e incêndios.
As normas devem fornecer subsídios para os legisladores, proprietários
e agentes de seguros decidirem quanto à necessidade de proteção. Se os
códigos de obras de uma dada localidade não especificarem quais estruturas
devem ser obrigatoriamente protegidos, deverá ser empregado o método da
norma NBR-5419/2001[MOREIRA LEITE, 1999].
O objetivo da NBR-5419/2001 é fixar as condições exigíveis ao projeto,
instalação e manutenção de sistemas de proteção contra descargas
atmosféricas (SPDA) de estruturas, bem como pessoas e instalações no seu
aspecto físico dentro do volume protegido.
Figura 8-Norma NBR-5419/2005.
Fonte: (www.abnt.org.br).
1.6 Nível de Proteção Contra Descarga Atmosférica
Definiram-se para as diversas estruturas, níveis de proteção a serem
usados pelo projetista de proteção contra descargas atmosféricas. Apesar de
não haver dados orientados de como escolher o nível de proteção adequado,
existem quatro níveis que são apresentados na Tabela 2.
PROTEÇÃO CONTRA DESCARGA ATMOSFÉRICA
NÍVEL DE
PROTEÇÃO
CARACTERISTICAS DA
PROTEÇÃO
IV Nível Normal de Proteção.
III Nível Moderado de Proteção.
II Nível Médio de Proteção.
I Nível Máximo de Proteção.
Tabela 2-Nível de Proteção.
Fonte: (Proteção contra Descargas Atmosféricas, Moreira Leite).
Nível I: Destinado às estruturas nas qual uma falha do sistema de
proteção pode causar danos às estruturas vizinhas ou ao meio ambiente. Ex.
depósitos de explosivos, fábricas ou depósitos de produtos tóxicos ou
radioativos, indústrias com áreas classificadas e outros.
Figura 9-Nível 1.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
Nível II: Destinados às estruturas cujos danos em caso de falha serão
elevados ou haverá destruição de bens insubstituíveis ou de valor histórico,
mas, em qualquer caso, se restringirão a própria estrutura e seu conteúdo;
incluem-se também aqueles casos de estruturas com grande aglomeração de
público, havendo, portanto risco de pânico. Ex: museus, sítios arqueológicos,
ginásios esportivos, etc.
Figura 10 - Nível 2.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
Nível III: Destinado às estruturas de uso comum, como residências,
escritórios, fábricas (excluídas aquelas com áreas classificadas) e outras.
Figura 11 - Nível 3.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
Nível IV: Destinado às estruturas construídas de material não inflamável,
com pouco acesso de pessoas, e com conteúdo não inflamável. Ex.: depósitos
em concreto armado, alvenaria ou estrutura metálica de produtos agrícolas não
inflamáveis.
Figura 12 - Nível 4.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
Quanto maior o nível de proteção requerido, maior é a quantidade de
elementos usados na instalação.
1.7 Eficiência do Sistema de Proteção Contra Descargas
Atmosféricas
Existem descargas atmosféricas de diferentes tipos e intensidades. Por
este motivo, um sistema de proteção não pode ser dito seguro para todos os
níveis de descarga atmosférica. Raios raros, de altíssima intensidade, podem
danificar o sistema de proteção e também causar algum dano na estrutura da
edificação. Estes podem ser danos físicos na estrutura do prédio e também nos
equipamentos elétricos e eletrônicos no interior da edificação.
KINDERMAN (1997) diz que especialistas internacionais, após anos de
análise, produziram uma estimativa estatística da eficiência do sistema de
proteção contra descargas atmosférica, de acordo com o nível de proteção
desejado. O grau de eficiência esta registrado na tabela 3.
PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
NÍVEL DE PROTEÇÃO EFICIÊNCIA DA
PROTEÇÃO
I 98%
II 95%
III 90%
IV 80%
Tabela 3 - Eficiência da Proteção.
Fonte: (Descargas Atmosféricas Geraldo Kinderman).
1.8 Índice Ceráunico
De acordo com KINDERMAN (1997), índice Ceráunico (IC) é um
parâmetro que indica o número de dias de trovoadas por ano em uma
determinada localidade.
KINDERMAN (1997) afirma que este dado é mais realista quando se tem
registro de muitos anos. O Observador deverá registrar as trovoadas dentro de
sua localidade. A distância estimada da ação do observador é de um círculo
com raio de 20 km.
ÍNDICES CERÁUNICOS DE ÁLGUMAS CIDADES DO
BRASIL
LOCALIDADE MEDIA LOCALIDADE MEDIA
Florianópolis 54 Passo Fundo 74
Blumenau 70 Rio de Janeiro 24
Joinville 76 São Paulo 38
Xanxerê 88 Curitiba 53
Tubarão 68 Londrina 80
Porto Alegre 20 Jaú 106
Tabela 4 - Índice Ceráunico de Algumas Cidades do Brasil.
Fonte: (Descargas Atmosféricas Geraldo Kinderman).
1.9 Densidade de Raios
Segundo [MOREIRA LEITE, 1999] para obter a densidade de raios (Ng)
de uma região, a partir do seu índice Ceráunicos, a IEC recomenda a equação
baseada em levantamentos feitos em várias partes do mundo:
Ng = 0,04 * Td1, 25
Obs. Fórmula utilizada para Calcular o número provável de raios sobre
uma determinada estrutura ou área por ano.
Figura 13 - Mapa Raios por KM2*ano.
Fonte: (Descargas Atmosféricas Geraldo Kinderman).
1.10 Parâmetros da Edificação
De acordo com [MOREIRA LEITE, 1999] se considerarmos, avista em
uma planta em forma de torre de seção circular, ou paralelepipédica diríamos
que a sua área de atração, área de captação ou área de exposição da estrutura
poderia ser calculada por:
Torre onde: o r = ao raio, e h = altura, a área de atração será: Aa = Pi *
(r+h)2.
Paralelepipédica onde: Alt = Altura, Larg = Largura, e Compr =
Comprimento, a área de atração será: Aa = (Compr*Larg)+2*(Alt*Larg)
+2(Alt*Compr)+PI*(Alt*Alt).
Figura 14 - Estrutura em forma de Torre e Paralelepípeda. Fonte: (Click Especial, Microservice).
1.11 Probabilidade de Queda de Raio
MOREIRA LEITE (1999) diz que a partir da área de atração, calculada e
da densidade de raios para a terra em uma determinada região, pode-se
calcular a probabilidade de queda de raios sobre a estrutura. Isto pode ser feito
pela expressão:
P = Aa*Ng*10-6.
Onde: Aa é a área de atração em m2 e Ng é a densidade em [raios/km2/
ano]. O coeficiente 10-6 é introduzido para acertar as unidades.
1.12 Necessidade e Níveis de Proteção
A probabilidade de uma estrutura ser atingida por um raio, ou seja, de
quantos em quantos anos é provável que, em média, caia um raio sobre ela é,
pois facilmente calculáveis pela expressão acima. A partir desse número,
levando-se em conta: o material de que é construída, a finalidade, a ocupação,
os conteúdos, a existência de estruturas nas vizinhanças e o tipo de terreno,
determinar o risco de haver algum dano a essa estrutura por ocasião da queda
de um raio na sua área de atração. Este é o método é utilizado na norma NBR-
5419-2001conforme [MOREIRA LEITE, 1999].
Sua vantagem é que fornece um número a partir do qual a proteção é
obrigatória, tornando a avaliação um processo objetivo, fornecendo níveis de
risco, deixando a avaliação da necessidade por conta do projetista ou do
construtor. A NBR-5419-2001 leva em conta as várias situações relativas às
estruturas e suas vizinhanças e estabelece para elas fatores de ponderação
que, multiplicados pela probabilidade de queda de raio na sua área de atração
que dará o risco de dano à estrutura resultando em dano pessoal.
Como a probabilidade de uma pessoa morrer por raio é de (1 morte para
cada 2.000.000), o valor 10-5 foi adotado como valor referencia para o risco
desprezível, ou seja, a probabilidade sendo menor que esse número será
equivalente ao risco que as pessoas têm de morrer pelo simples fato de
estarem vivas. Foram introduzidos 5 fatores de ponderação A, B, C, D e
(correspondentes a cada situação que pode influir no risco), que são traduzidos
em números através de tabelas. O produto desses fatores pela Probabilidade P
dará o valor de P0 o qual deverá ser confrontado com o valor de referencia
adotado e tomada à decisão de se fazer ou não a proteção. A formação
adotada pela NBR-5419-2001 permite adotar os valores de ponderação A, B,
C, D, E, atribuindo o peso para cada um deles. [MOREIRA LEITE, 1999].
P0 = P*A*B*C*D*E
A proteção será desnecessária se P0<10-5, e necessária se P0>10-3.
Se o calculo conduzir a um valor intermediário, ou seja, 10-3>P0>10-5, o
proprietário e o projetista deverão ter boas razões para deixar de prever um
sistema de proteção contra descargas atmosféricas de acordo com as
exigências da NBR-5419-2001.
TIPO DE OCUPAÇÃO: FATOR A:
Casas 0,3
Casa com antenas externa. 0,7
Fábricas, laboratórios. 1
Escritórios, hotéis, apartamentos. 1,2
Museus, exposições, shopping centers,
estádios.
1,3
Escolas, hospitais 1,7
Tabela 5 - Fator de Ponderação A, em função do tipo de ocupação.
Fonte: (NBR-5419/2001).
MATERIAL DE CONSTRUÇÃO: FATOR B:
Metal revestido, cobertura não metálica. 0,2
Concreto, cobertura não metálica. 0,4
Metal ou concreto, cobertura metálica. 0,8
Alvenaria. 1
Madeira. 1,4
Alvenaria ou madeira com cobertura
metálica.
1,7
Cobertura de palha. 2
Tabela 6 - Fator de Ponderação B, em função material da construção e da cobertura.
Fonte: (NBR-5419/2001).
CONTEÚDO: FATOR C:
Comum, sem valor. 0,3
Sensível a danos 0,8
Subestações, gás, radio /TV/telefônica. 1
Museu, monumentos, valores especiais. 1,3
Escolas, Hospitais 1,7 Tabela 7 - Fator de Ponderação C, em função do Conteúdo.
Fonte: (NBR-5419/2001).
LOCALIZAÇÃO FATOR D:
Rodeados por arvores ou estrutura. 0,4
Semi-isolada 1
Isolada 2 Tabela 8 - Fator de Ponderação D, em da localização.
Fonte: (NBR-5419/2001).
TOPOGRAFIA; FATOR E:
Planície. 0,3
Colina 1
Montanha, 300 a 900 metros. 1,3
Montanha, acima de 900 metros. 1,7 Tabela 9 - Fator de Ponderação E, em função da topografia.
Fonte: (NBR-5419/2001)
1.13 Sistemas de Proteções Contra Descargas Atmosféricas
1.13.1 Introdução a sistemas de proteções
Como não se pode evitar que o raio caia sobre a estrutura, deve-se
empregar técnicas de proteção que disciplinem o escoamento do raio para a
terra, minimizando, ou mesmo evitando, seus efeitos danosos a estrutura,
sendo que o objetivo da proteção é produzir uma blindagem na estrutura
protegida, de modo a evitar que o raio cause danos diretos. Os efeitos indiretos
não estão totalmente protegidos e cada caso deve ser examinado de modo a
produzir a melhor proteção individual possível [KINDERMAN, 1997].
A diferença fundamental entre os métodos de proteção contra descarga
atmosférica usados hoje é sem dúvida, a definição da área protegida. Com
base neste fato será citado neste trabalho os principais métodos de proteção:
Método da Haste Vertical de Franklin.
Método da Malha ou Gaiola de Faraday.
Método do Captor Radioativo.
1.13.2 Componentes de um Sistema de Proteção
De acordo com [KINDERMAN, 1997] qualquer que seja o método de
proteção escolhido, um sistema de proteção tem três sistemas de
componentes, a saber:
Sistemas de Captores: tem a função de receber os raios, reduzindo ao
mínimo a probabilidade da estrutura ser atingida diretamente por eles, e deve
ter capacidade térmica e mecânica para suportar o calor gerado no ponto de
impacto, bem como os esforços eletromecânicos resultantes. A corrosão pelos
agentes atmosféricos também deve ser levada em conta no seu
dimensionamento, de acordo com nível de poluição e o tipo do poluente da
região.
Sistemas de Descidas: tem a função de conduzir a corrente do raio
recebida pelos captores até o aterramento, reduzindo ao mínimo a
probabilidade de descargas laterais e de campos eletromagnéticos perigosos
no interior da estrutura; deve ter ainda capacidade térmica suficiente para
suportar o aquecimento produzido pela passagem da corrente, resistência
mecânica para suportar os esforços eletromecânicos e boa suportabilidade à
corrosão.
Sistemas de Aterramento: tem a função de dispersar no solo a corrente
recebida dos condutores de descida, reduzindo ao mínimo a probabilidade de
tensões de toque e de passo perigosas; deve ter capacidade térmica suficiente
para suportar o aquecimento produzido pela passagem da corrente e,
principalmente, deve resistir à corrosão pelos agentes agressivos encontrados
nos diferentes tipos de solos.
1.13.3 Método de Franklin
Este método foi proposto por Franklin e tem por base uma haste
elevada. Esta haste, em forma de ponta, produz sob a nuvem carregada, uma
alta concentração de cargas elétricas, juntamente com um campo elétrico
intenso. Isto produz a ionização do ar, diminuindo a altura efetiva da nuvem
carregada, o que proporciona o raio através do rompimento da rigidez dielétrica
da camada de ar. Esta proteção consiste em posicionar uma ou mais hastes de
modo que o prédio protegido fique dentro da zona espacial de proteção, o raio
captado pela ponta da haste é transportado pelo cabo de descida e escoado na
terra pelo sistema de aterramento. Se a bitola do cabo de descida, conexões e
aterramento não forem adequados, as tensões ao longo do sistema que
constitui o pára-raios serão elevadas e a segurança estará comprometida.
Ao se instalar um sistema de proteção com pára-raios, deve-se ter
sempre em mente o principio básico da proteção, isto é, “É preferível não ter
pára-raios a ter um sistema mal dimensionado ou mal instalado”.
[ENGENHEIRO ESPECIALISTA, 2004].
Figura 15 - Captor tipo Franklin.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
KINDERMAN (1997) descreve que é interessante registrar as polemicas
que ocorreram ao longo do tempo sobre a área ou volume efetivo de proteção
proporcionado pela haste de Franklin. A região espacial de proteção é a zona
protegida pelo pára-raios, isto é, se o raio cair nessa zona, ele preferirá o
caminho através do pára-raios.
Muitos pesquisadores propuseram as seguintes zonas de proteção:
Gay-Lussac, em 1823, propôs um cilindro de altura h e
raio 2h;
De Fonvill , em 1874, propôs um cone com vértice na
ponta da haste, formando um ângulo de 63º com a
vertical;
Comissão de Paris, em 1875, propôs um cone idêntico
ao anterior formando 60º com a haste;
Chapman, em 1875, propôs um cone formando 45º com
a haste;
Nelsens, em 1880, propôs um cone com 30º.
Recentemente, verificou-se que o ângulo do cone de proteção depende
da altura e do grau de proteção pretendido. A tabela abaixo mostra o ângulo de
proteção em função da altura (h) e do grau de proteção.
ÂNGULOS DE PROTECÃO
Grau de Proteção Altura Máxima (h) da Ponta da Haste ao Solo (m)
<=20 20< h <= 30 30< h <= 45 45 < h <= 60
IV 55º 45º 35º 25º
III 45º 35º 25º *
II 35º 25º * *
I 25º * * *
Tabela 10 - Ângulos de Proteção.
Fonte: (NBR-5419/2001).
A notação “*” na tabela acima significa que a proteção por Franklin não é
suficiente. Isto porque se verificou que muitas estruturas altas, protegidas por
Franklin, recebiam descargas pela lateral. Os ângulos de proteção devem ser
em relação a vertical, como mostra a figura abaixo.
Figura 16 - Proteção tipo Franklin.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
1.13.4 Método da gaiola de Faraday
Segundo [KINDERMAN, 1997] a proteção por Franklin utiliza uma haste
(captor) ou fio estendido horizontalmente como forma de captura do raio. Já o
principio básico da proteção proposta por Michael Faraday (1791-1867) é usar
os condutores de captura em forma de anel. Os condutores em anel formam
malhas ou gaiolas, recebendo o nome da Gaiola de Faraday. A Gaiola de
Faraday por ser uma proteção eficiente, e é largamente adotada. Para
melhorar a sua eficiência, pode ser usada consorciada com a proteção tipo
Franklin. É formada por várias quadrículas de condutores, ou seja, anéis que
evitarão a penetração do raio no interior do prédio.
Faraday em sua experiência demonstrou que quando as correntes
uniformemente distribuídas passam pela Gaiola, o campo magnético no interior
da mesma é nulo, mas é muito pequeno. O raio ao cair na estrutura, não
produz uma dissipação uniforme, por este motivo ocorrem induções internas
Área Protegida
devido a variação do campo magnético existente no interior da gaiola. Sua
proteção é possível, pois as correntes induzidas nas quadrilhas criam campos
magnéticos de oposição, levando o raio para as bordas da malha, obrigando-se
a fluir para o cabo de descida. Quanto mais malha for à gaiola, melhor a
blindagem, portanto melhor a proteção [KINDERMAN, 1997].
Figura 17 - Prédio com captor tipo Gaiola de Faraday.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
Foi estabelecida a dimensão dos espaçamentos dos condutores para
diferentes graus de proteção. Este estudo foi apresentado pela Norma NBR-
5419-2001. Nesta proposta, os retículos da Gaiola são quadrados, isto é,
formam quadrículas. As distanciam máximas dos espaçamentos dos
condutores da malha, em relação ao grau de proteção pretendido, estão na
Tabela 10.
QUADRÍCULA DA GAIOLA DE FARADAY
Grau de Proteção Dist. Máx. dos Espaçamentos
I 5x7, 5m
II e III 10x15m
IV 20x20m
Tabela 11 - Espaçamentos dos Condutores.
Fonte: (NBR-5419/2001).
1.13.5 Método do Captor Radioativo
De acordo com [KINDERMAN, 1997] sua ação ativa (dinâmica) é
produzida pelos elementos radioativos que bombardeiam o ar, ionizando-o.
Esta ação radioativa ocorre permanentemente durante toda a vida útil do pára-
raios.
O pára-raios radioativo é semelhante ao pára-raios de Franklin. No seu
captor são colocados os elementos (material) radioativos. O captor do pára-
raios radioativo está na figura abaixo.
Figura 18 - Prédio com captor tipo radioativo.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
De acordo com [KINDERMAN, 1997] foram levantados vários problemas
relativos ao desempenho, uso, manuseio, vida útil, aplicação e instalação do
pára-raios radioativo.
A polêmica se fundamenta nos seguintes fatos:
A zona espacial de proteção não é muito maior a do
pára-raios tipo Franklin.
Risco na armazenagem.
Risco no manuseio durante a instalação.
Risco no uso indiscriminado de pára-raios nos prédios
com alturas distintas;
Vida útil do elemento radioativo ( média de 450 anos )
dezenas de vezes maior que a vida útil do prédio e dos
elementos que compõem o pára-raios.
Quando o pára-raios ficar velho e fora de uso, onde
guardar a carcaça radioativa?
Devido aos problemas acima levantados o sistema é considerado
ineficaz e seu uso foi proibido pela transição da resolução 04 de 19/04/1989, da
Comissão Nacional de Energia Nuclear - DOU de 09/05/1989, é recomendada
sua substituição por um sistema mais eficaz.
1.13.6 Cabo de descida
O cabo de descida tem a função de conduzir o raio desde o captor até o
sistema de aterramento. O cabo de descida deve ser preferencialmente
contínuo. Se não for possível usar emendas metalizadas [MOREIRA LEITE,
1999].
Figura 19 Cabo de Descida.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
Como o raio elétrico produz aquecimento no cabo de descida, os limites
térmicos do cabo devem ser garantidos pelo dimensionamento adequado da
sua bitola. A prática tem mostrado que estes limites são garantidos pelas
bitolas mínimas indicas na tabela 11.
BITOLA MÍNIMA DO CABO DE DESCIDA
Material Descidas (para estruturas
de altura de até 20m).
Descidas (para estrutura
de altura superior a 20 m).
Cobre 16 mm2 35 mm2
Alumínio 25 mm2 70 mm2
Aço 50 mm2 50 mm2
Tabela 12 Seção do Cabo de Descida.
Fonte: (NBR-5419/2001).
Quando a corrente do raio flui pelo cabo de descida, é gerado ao seu
redor um campo magnético variável que atrai e induz tensão nos materiais
condutores vizinhos.
MOREIRA LEITE (1999) diz que para atenuar as corrente induzidas nos
materiais condutores vizinhos, deve-se distribuir o cabo de descida. A
distribuição divide os efeitos térmicos e também proporciona uma redução nos
campos magnéticos internos a estrutura. Esta distribuição é feita de maneira
uniforme ao longo do perímetro do prédio protegido, mantendo-se os
afastamentos máximos indicados na tabela 12.
CABOS DE DESCIDA
NÍVEL DE PROTEÇÃO ESPAÇAMENTO MÁXIMO
I 10M.
II 15M.
III 20M.
IV 25M.
Tabela 13 Espaçamentos Máximos Entre os Cabos de Descida.
Fonte: (NBR-5419/2001).
É conveniente interligar todas as descidas por um condutor horizontal
junto ao solo a fim de formarem uma distribuição uniforme e simétrica, para
prevenir a formação de potenciais distintos que consequentemente causam
danos materiais.
1.13.7 Sistema de Aterramento
O sistema de aterramento é o elemento que está intimamente ligado ao
solo. Existem diversas configurações que podem ser usadas.
O material do sistema de aterramento, devido a água e sais minerais
próprios do solo, sofre efeito da corrosão. Sendo a conexão o ponto mais
vulnerável, ela devera ser coberta com um material emborrachado. Caso esta
providencia não seja adotada, forma-se na conexão, devido a corrosão, uma
película de óxido, que sendo isolante, coloca em risco todo o sistema de
proteção. [MOREIRA LEITE, 1999].
Para assegurar a dispersão da corrente de descarga atmosférica na
terra sem causar sobre tensões perigosas, o arranjo e as dimensões do
subsistema de aterramento são mais importante que o próprio valor da
resistência de aterramento. Entretanto, recomenda-se, uma resistência de
aproximadamente 10 ohms, como forma de reduzir os gradientes de potencial
no solo e a probabilidade de centelha mento perigoso [KINDERMAN, 1997].
Figura 20 - Caixa de Aterramento.
Fonte: (Engenheiro Especialista).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MICHAEL ABIL RUSS GERAIX. – Trabalho de conclusão do Curso de Engenharia de Computação e desenvolvimento de software. Arapongas – PR. 2004.
KINDERMANN, G. Descargas Atmosféricas. 2º ed. Porto Alegre, Sagra
Luzzatto, 1997.
MOREIRA L, D.; MOREIRA L,C . Proteção Contra Descargas Atmosféricas. 4º
ed. São Paulo, Oficia de Mydia, 1999.
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