proteção contra descargas atmosféricas parte 1: princípios...

ABNT NBR 5419-1:2015

Proteção contra descargas atmosféricasParte 1: Princípios gerais

José Claudio de Oliveira e Silvawww.aptemc.com.br

26-08-2015

1

2

Ficha técnica

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3

A base

4

Introdução

1. Escopo

2. Referências normativas

3. Termos e definições

4. Parâmetros da corrente da descarga atmosférica

5. Danos devido às descargas atmosféricas

6. Necessidade e vantagem econômica de proteção contra descargas atmosféricas

7. Medidas de proteção

8. Critérios básicos para proteção de estruturas

Anexos

Bibliografia

Conteúdo

5

A. Parâmetros da corrente das descargas atmosféricas

B. Equação da corrente da descarga atmosférica em função do tempo para efeito de análise

C. Simulação da corrente da descarga atmosférica com a finalidade de ensaios

D. Parâmetros de ensaio para simular os efeitos da descarga atmosférica sobre os componentes do SPDA

E. Surtos devido às descargas atmosféricas em diferentes pontos da instalação

Conteúdo (Anexos)

informativos

6

Introdução

Faz breve introdução às 4 partes e mostra as conexões entre elas

Danos físicos à estrutura e risco à vida

Sistemas elétricos e eletrônicos

A ameaça da descarga atmosférica ABNT NBR 5419-1

ABNT NBR 5419-2

ABNT NBR 5419-3 ABNT NBR 5419-4

PDA

SPDA MPS

Riscos associados às descargas

Proteção contra descargas atmosféricas

Conjuntos de medidas de proteção

7

Introdução

A ameaça da descarga atmosférica

Define os parâmetros mais relevantes das correntes das descargas, para fins de proteção, e suas distribuições estatísticas, através das quais se pode estimar probabilidades de ocorrências de descargas e interações com as estruturas.

8

1

Escopo

• Estabelece requisitos

• Fornece subsídios para projeto

• Restrições (vida humana, efeitos indiretos)

• não se aplica a sistemas ferroviários; veículos, aviões, navios e plataformas offshore, tubulações subterrâneas de alta pressão, tubulações e linhas de abastecimento e telecomunicações colocados fora da estrutura

9

3

Termos e definições

Novos termos quanto à descarga e outros

• descarga atmosférica para terra (lightning flash to earth)

• descarga descendente (downward flash)

• descarga ascendente (upward flash)

• componente da descarga atmosférica (lightning stroke)

• componente curta/longa da descarga atmosférica

• múltiplos componentes da descarga atmosférica (multiplestrokes)

• ponto de impacto (point of strike)

• linhas de telecomunicações/energia

• descarga atmosférica na/perto de uma estrutura

• danos físicos/falhas de sistemas eletroeletrônicos

• LEMP

• ZPR

• NP, MP, PDA, SPDA, MPS

• blindagem, DPS, interfaces isolantes

• equipotencialização

10

3

Termos e definições

Novos termos quanto à corrente da descarga

I valor de pico da corrente

O1 origem virtual da corrente do impulso

T1 tempo de frente da onda

T2 tempo até o meio valor da cauda da onda

taxa média de variação da frente de onda (10-90%)𝐼90 − 𝐼10𝑡90 − 𝑡10

1,25(𝑡90 − 𝑡10)

11

3

Termos e definições

quanto à corrente da descarga

Tlonga, Tcurta, duração da descarga

Qflash, Qlonga, Qcurta (carga)

W/R (energia específica)...

12

4

Parâmetros da corrente da descarga atmosférica

Remete o leitor aos Anexos A, B, C, D, E

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5

Danos devido às descargas atmosféricas

• Danos à estrutura

Tabela 1 Tabela B.6 da versão anterior, mas não sugere níveis de proteção

14

5

Danos devido às descargas atmosféricas

• Fontes de danos

S1, S2, S3, S4

• Tipos de danos

D1: danos às pessoas (choque elétrico)D2: danos físicosD3: falhas de sistemas internos (LEMP)

• Tipos de perdas

L1: perda de vida humanaL2: perda de serviço ao públicoL3: perda de patrimônio culturalL4: perda de valor econômico

15

5

Danos devido às descargas atmosféricas

16

6

Necessidade e vantagem econômica de proteção contra descargas atmosféricas

• A necessidade de proteção deve ser avaliada de modo a reduzir as perdas de valor social:

L1: perda de vida humanaL2: perda de serviço ao públicoL3: perda de patrimônio cultural

Parte 2

• A proteção é conveniente se :

CRL + CPM < CL

(L4: perda de valor econômico)

Parte 2

17

7

Medidas de proteção

redução de danos a pessoas devido a choque elétrico

• isolação partes expostas• malhas de aterramento• restrições físicas e avisos• ligações equipotenciais

redução de danos físicos (SPDA)

• subsistema de captação• subsistema de descida• subsistema de aterramento• ligações equipotenciais• isolação para o SPDA externo

redução de falhas dos sistemas elétricos e eletrônicos (MPS)

• aterramento & equipotencialização

• blindagem• roteamento da fiação• interfaces isolantes• DPS

18

8

Critérios básicos para proteção de estruturas

Níveis de proteção

I 98 %

II 95 %

III 86 %

IV 79 %

19

8

Critérios básicos para proteção de estruturas

ZPR

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ANEXOS Os Anexos são densos, com dados e informações conceituais interessantes e úteis que podem servir de subsídios para análises, estudos acadêmicos, simulações, dimensionamento de componentes de proteção, ensaios em laboratórios etc.

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A

Parâmetros da corrente das descargas atmosféricas

1975

1980

22

A

Parâmetros da corrente das descargas atmosféricas

23

A

Parâmetros da corrente das descargas atmosféricas

24

A Parâmetros da corrente das descargas atmosféricas

25

B

Equação da corrente da descarga atmosférica em função do tempo para efeito de análise

Heidlerequation

)𝑖 𝑡 = 𝑘 ∙ 𝑥(𝑡) ∙ 𝑦(𝑡

𝑖 𝑡 = 𝑖

𝑘∙

𝑡𝑇1

𝑛

1 +𝑡𝑇1

𝑛 ∙ 𝑒−

𝑡𝑇2

26

B

Equação da corrente da descarga atmosférica em função do tempo para efeito de análise

𝑖 𝑡 = 𝑖

𝑘∙

𝑡𝑇1

10

1 +𝑡𝑇1

10 ∙ 𝑒−

𝑡𝑇2

27

B

Equação da corrente da descarga atmosférica em função do tempo para efeito de análise

28

B

Equação da corrente da descarga atmosférica em função do tempo para efeito de análise

29

C

Simulação da corrente da descarga atmosférica com a finalidade de ensaios

• Energia específica do primeiro impulso positivo e da carga da componente longa

• Simulação da taxa de variação da frente de onda de corrente dos impulsos

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D

Parâmetros de ensaio para simular os efeitos da descarga atmosférica sobre os componentes do SPDA

• Parâmetros de corrente relevantes ao ponto de impacto

• Distribuição da corrente

• Efeitos (térmicos, mecânicos, centelhamento) da corrente da descarga atmosférica e possíveis danos

• Componentes do SPDA, problemas relevantes e parâmetros de ensaios (captação, descidas)

• DPS

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E

Surtos devido às descargas atmosféricas em diferentes pontos dainstalação

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FIM

Obrigado!

José Claudio de Oliveira e Silvawww.aptemc.com.br