estudo de caso: dimensionamento de spda (sistema de proteÇÃo contra descargas...

FACULDADE SATC

RÉGIS MACIANO BECKHAUSER

ESTUDO DE CASO: DIMENSIONAMENTO DE SPDA (SISTEMA DE PROTEÇÃO

CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS) NO EDIFÍCIO RESIDENCIAL

COLINAS ENFATIZANDO A NBR 5419/2015.

Criciúma

Novembro – 2016




COLINAS ENFATIZANDO A NBR 5419/2015.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da Faculdade SATC, como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Eletricista.

Orientador: Prof.. Reinaldo Fernandes

Coordenador do Curso: Prof. Me. André Abelardo Tavares.

Criciúma

Novembro – 2016




COLINAS

Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado à obtenção do título de bacharel em Engenharia Elétrica e aprovado em sua forma final pelo Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da Faculdade SATC.

Criciúma, (dia) de (mês) de (ano da defesa).

______________________________________________________ Professor e orientador Nome do Professor, Título.

Faculdade SATC

______________________________________________________ Prof. Nome do Professor, Título.

Faculdade SATC

______________________________________________________ Prof. Nome do Professor, Título.

Faculdade SATC

Dedico este trabalho com todo carinho e amor

a toda a minha família e minha esposa, que

sempre foram à fonte da minha inspiração para

a realização desta graduação.

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer a todas as pessoas que colaboraram desde o início da

graduação em engenharia elétrica até o término desta.

Deixo meus sinceros agradecimentos, ressaltando alguns nomes, primeiro de tudo

a Deus, meus familiares, minha noiva e colegas, que sempre me apoiaram e incentivaram a

não desistir.

À direção da Cooperzem Distribuição de Energia Elétrica, nas pessoas do Srs.

Gabriel Bianchet e Blasius Francisco Lehmkuhl, pela oportunidade de realizar o estágio

prático obrigatório. Ao Eng. Edmundo Luiz Costa (in memoriam) por me auxiliar com todas

as informações necessárias para um bom desempenho na realização do estágio e por ser um

profissional de altíssima capacidade com quem tive o prazer de poder trabalhar.

A todos os professores, pelo ensinamento e experiência profissional que

proporcionaram ao longo do curso.

A todos os meus colegas de curso e de viagem para a faculdade, pelo

companheirismo e amizade que se fortificou ao longo do curso.

Meus sinceros agradecimentos.

Obrigado a todos!

“Se fracassar, ao menos que fracasse ousando grandes efeitos, de modo que a sua

postura não seja nunca a dessas almas frias e tímidas que não conhecem nem a vitória nem a

derrota.” (Theodore Roosevelt).

RESUMO

Um sistema de proteção contra descargas atmosféricas tem por objetivo a proteção à vida, a

estrutura e os equipamentos. O raio é um fenômeno natural que encanta por sua beleza e que

causa espanto pelo seu poder de destruição. No Brasil morrem em média 132 pessoas por ano,

vítimas de descargas atmosféricas. Portanto, este trabalho tem como objetivo relacionar as

principais alterações feitas na NBR 5419/2015 em relação à NBR 5419/2005 e a IN 10

(Instrução Normativa), apresentando assim, métodos de proteção à estrutura, aos seres vivos e

a equipamentos. A também a elaboração de um estudo de caso, onde será projetado um

sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) no Edifício Residencial Colinas.

Palavras-chave: SPDA; Descarga atmosférica; Métodos de Proteção; Raio.

LISTA DE FIGURAS

Fig. 1 – Característica da Nuvem [10] .................................................................................. 15

Fig. 2 – Método das Malhas [16] .......................................................................................... 19

Fig. 3 – Método das Esferas Rolantes [5] ............................................................................. 21

Fig. 4 – Método Franklin [11] .............................................................................................. 22

Fig. 5 – Ângulo de Proteção [16].......................................................................................... 23

Fig. 6 – Método Ângulo em Cima da Estrutura [16] ............................................................. 23

Fig. 7 – Método Ângulo próximo Estrutura [16] ................................................................... 24

Fig. 8 – Condutor Descida [16] ............................................................................................ 29

Fig. 9 – Descida Naturais [16] .............................................................................................. 29

Fig. 10 – Anéis Cintamento [16] .......................................................................................... 30

Fig. 11 – Estrutura Maior 60 metros [5] ............................................................................... 31

Fig. 12 – Distância de Segurança [5] .................................................................................... 32

Fig. 13 - Aterramento em Anel [16] ..................................................................................... 34

Fig. 14 – Comprimento Mínimo 1l [5] ................................................................................. 35

Fig. 15 – Fluxograma com procedimento para cálculo do risco [4]. ...................................... 38

Fig. 16 – Fonte de Dano [4] ................................................................................................. 39

Fig. 17 – Mapa de Densidade de Raios no Brasil [1] ............................................................ 44

Fig. 18 – Estrutura Retangular [4] ........................................................................................ 45

Fig. 19 – Estrutura Complexa [4] ......................................................................................... 45

Fig. 20 – Zonas de Proteção [6] ............................................................................................ 63

Fig. 21 – Medidas de Proteção [6] ........................................................................................ 64

Fig. 22 – Sistema Aterramento Forma de Anel [6]................................................................ 66

Fig. 23 – Equipotencialização Sistema Interno [6] ................................................................ 66

Fig. 24 – Tipos de Blindagem [6] ......................................................................................... 68

Fig. 25 – Instalação DPS [6]................................................................................................. 69

LISTA DE TABELAS

Tab. 1 – Linha do Tempo NBR 5419 [3] .............................................................................. 17

Tab. 2 – Dimensões Gaiola de Faraday [5] ........................................................................... 19

Tab. 3 – Dimensões Esfera Rolante [5] ................................................................................ 21

Tab. 4 – Dimensões Método do Ângulo de Proteção [5] ....................................................... 22

Tab. 5 – Material Captor. [5] ................................................................................................ 25

Tab. 6 Espessura Captor Natural. [5] .................................................................................... 26

Tab. 7 – Espessura Material Condutor. [5] ........................................................................... 27

Tab. 8 – Coeficiente de Ki . [5] ............................................................................................. 32

Tab. 9 – Coeficiente de Km . [5] ........................................................................................... 32

Tab. 10 – Coeficiente de Kc . [5] .......................................................................................... 32

Tab. 11 - Material Aterramento. [5]...................................................................................... 36

Tab. 12 - Possíveis características e medidas de proteção que influenciam os componentes de

risco para uma estrutura. [4] ................................................................................................. 37

Tab. 13 – Riscos [3] ............................................................................................................. 39

Tab. 14 – Danos [4] ............................................................................................................. 40

Tab. 15– Perdas [4] .............................................................................................................. 40

Tab. 16 – Parâmetros relevantes para avaliação dos componentes de risco [4] ...................... 42

Tab. 17 – Composição dos Riscos [4]................................................................................... 43

Tab. 18 – Localização relativa da estrutura [4] ..................................................................... 45

Tab. 19 – Fator de instalação da linha CL [4] ........................................................................ 46

Tab. 20 – Fator de Tipo de Linha CT [4] ............................................................................... 46

Tab. 21 – Fator Ambiental CE [4] ......................................................................................... 47

Tab. 22 – Valores de probabilidade PTA de uma descarga a uma estrutura causar choque a

seres vivos devido a tensões de toque e de passo perigosas [4] ............................................. 48

Tab. 23 – Valores de probabilidade PB dependendo das medidas de proteção para reduzir

danos físicos [4] ................................................................................................................... 48

Tab. 24 – valores de probabilidade de PSPD em função do NP para o qual os DPS foram

projetados [4] ....................................................................................................................... 49

Tab. 25 – valores dos fatores CLD e CLI dependendo das condições de blindagem aterramento

e isolamento [4] ................................................................................................................... 49

Tab. 26 – valor do fator 3Ks dependendo da fiação interna [4] ............................................ 51

Tab. 27 – Valores da probabilidade PTU de uma descarga em uma linha que adentre a estrutura

causar choque a seres vivos devido a tensões de toque perigosas [4] .................................... 52

Tab. 28 – Valor da profundidade PEB em função do NP para o qual os DPS foram projetados

[4] ........................................................................................................................................ 52

Tab. 29 – Valores da probabilidade PLD dependem da resistência Rs da blindagem do cabo e da

tensão suportável de impulso Uw do equipamento [4] ........................................................... 52

Tab. 30 – Valores da probabilidade PLI dependendo do tipo da linha e da tensão suportável de

impulso UW dos equipamentos [4] ........................................................................................ 54

Tab. 31 – tipo de perda L1: Valores de perda para cada zona. [4] ......................................... 55

Tab. 32 – tipo de perda L1: valores médios típicos de LT, LF, e LO. [4]................................... 56

Tab. 33 – Fator de redução rt em função do tipo da superfície do solo ou piso [4] ................. 57

Tab. 34 – Fator de redução rp em função das providências tomadas para reduzir as

consequências de um incêndio [4] ........................................................................................ 57

Tab. 35 – Fator de redução rf em função do risco de incêndio ou explosão na estrutura [4] ... 58

Tab. 36 – Fator hz aumentando a quantidade relativa de perda na presença de um perigo

especial [4] .......................................................................................................................... 58

Tab. 37 – Tipo de perda L2: valores de perda para cada zona [4] .......................................... 59

Tab. 38 – Tipo de perda L2: valores médios típicos de LF e LO [4] ........................................ 59

Tab. 39 – tipo de perda L3: Valores de perda para cada zona [4] .......................................... 60

Tab. 40 – Tipo de perda L3: valor médio típico de LF [4] ..................................................... 60

Tab. 41 – Tipo de perda L4: valores de perda de cada zona [4] ............................................. 61

Tab. 42 – Tipo de perda L4: valores médios típicos de LT, LF e LO.[4].................................. 62

Tab. 43 – Materiais Equipotencialização [6] ......................................................................... 67

Tab. 44 – Corrente Máxima Cada Tipo de Blindagem [6]..................................................... 69

5

LISTA DE ABREVIAÇÕES

SIGLAS

SPDA ___ Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas

SATC ___ Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina

INPE ___ Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

NBR ___ Norma Brasileira Regulamentadora

IBGE ___ Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

SÍMBOLOS

[º] Ângulo Relacionado ao Nível de Proteção

Ng [descargas/Km²/ano] Densidade de Descargas atmosféricas para a terra

Td [dias de trovoadas /

ano]

Índice Ceráunico

r [m] Raio da Base do Cone de Proteção

A [m2] Área de Proteção

R

AD

CD

a

AD

ADJ

AD’

A|

AL

AM

[m]

Raio da Esfera

Área de exposição equivalente

Fator de localização da estrutura

Taxa de amortização

Área de exposição equivalente para descargas a uma estrutura

isolada

Área de exposição equivalente para descargas a uma estrutura

adjacente

Área de exposição equivalente atribuída a uma saliência

elevada na cobertura

Área de exposição equivalente para descargas perto de uma

linha

Área de exposição equivalente para descargas em uma linha

Área de exposição equivalente para descarga perto de uma

6

B

P

PA

PB

PC

PEB

PLD

PLI

PM

PMSI

PSPD

PTA

PU

PV

PW

PX

estrutura

Edificação

Probabilidade de danos

Probabilidade de ferimentos de seres vivos por choque elétrico

(descargas à estrutura)

Probabilidade de danos físicos à estrutura (descargas à

estrutura)

Probabilidade de falha de sistemas internos (descargas à

estrutura)

Probabilidade de reduzir PU e PV dependendo das

características da linha e da tensão suportável do equipamento

quando EB (ligação equipotencial) é instalada

Probabilidade de reduzir PU , PV e PW dependendo das

características da linha e da tensão suportável do equipamento

(descargas na linha conectada)

Probabilidade de reduzir PZ dependendo das características da

linha e da tensão suportável do equipamento (descargas perto

da linha conectada)

Probabilidade de falha de sistemas internos (descargas perto da

linha conectada)

Probabilidade de reduzir PM dependendo da blindagem,

cabeamento e da tensão suportável do equipamento

Probabilidade de reduzir PC , PM, PW e PZ quando um

sistema coordenado de DPS está instalado

Probabilidade de reduzir PA dependendo das medidas de

proteção contra tensões de toque e passo

Probabilidade de ferimentos de seres vivos por choque elétrico

(descargas perto da linha conectada)

Probabilidade de danos físicos à estrutura (descargas perto da

linha conectada)

Probabilidade de falha de sistemas internos (descargas na linha

conectada)

Probabilidade de danos relevantes à estrutura (descargas à

7

PZ

rt

rf

rp

R

RA

RB

RC

RM

RS

RT

RU

RV

RW

RX

RZ

R1

R2

R3

R4

S

SL

estrutura)

Probabilidade de falha de sistemas internos (descargas perto da

linha conectada)

Fator de redução associado ao tipo de superfície do solo

Fator redutor de perda dependente do risco de incêndio

Fator redutor de perda devido às precauções contra incêndio

Risco

Componente de risco (ferimentos a seres vivos – descarga na

estrutura)

Componente de risco (danos físicos na estrutura – descarga na

estrutura)

Componente de risco (falha dos sistemas internos – descarga na

estrutura)

Componente de risco (falha dos sistemas internos – descarga

perto da estrutura)

Resistência da blindagem por unidade de comprimento de um

cabo

Risco tolerável

Componente de risco (ferimentos a seres vivos – descarga na

linha conectada)

Componente de risco (danos físicos na estrutura – descarga na

linha conectada)

Componente de risco (falha dos sistemas internos – descarga na

linha conectada)

Componente de risco para uma estrutura

Componente de risco (falha dos sistemas internos – descarga

perto da linha)

Risco de perda de vida humana em uma estrutura

Risco de perda de serviço ao público em uma estrutura

Risco de perda de patrimônio cultural em uma estrutura

Risco de perda de valor econômico em uma estrutura

Estrutura

Seção de uma linha

8

S1

S2

S3

S4

te

tz

TD

UW

w

W

WJ

X

ZS

Fonte de dano – descargas na estrutura

Fonte de dano – descargas perto da estrutura

Fonte de dano – descargas na linha

Fonte de dano – descargas perto da linha

Tempo, em horas por ano, da presença de pessoas em locais

perigosos fora da estrutura

Tempo, em horas por ano, que pessoas estão presentes em um

local perigoso

Dias de tempestades por ano

Tensão suportável nominal de impulso de um sistema

Largura da malha

Largura da estrutura

Largura da estrutura adjacente

Identificador subscrito do componente de risco relevante

Zonas de uma estrutura

9

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 12

1.1 JUSTIFICATIVA E CONTRIBUIÇÕES .............................................................. 12

1.2 OBJETIVO GERAL ............................................................................................ 13

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.............................................................................. 13

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................... 14

2.1 RAIO .................................................................................................................. 14

2.2 FORMAÇÃO DA DESCARGA ATMOSFÉRICA ................................................ 14

2.3 INSTRUÇÃO NORMATIVA ............................................................................... 16

2.4 HISTÓRIA NBR 5419 ........................................................................................ 16

2.5 PRINCIPAIS MUDANÇAS DA NBR5419........................................................... 17

2.6 MÉTODOS DE PROTEÇÃO.............................................................................. 18

2.7 MÉTODO DAS MALHAS (GAIOLA DE FARADAY) .......................................... 18

2.8 MÉTODO ELETROGEOMÉTRICO ................................................................... 20

2.9 MÉTODO DE FRANKLIN (MÉTODO DOS ÂNGULOS) .................................... 22

2.10 CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS USADAS EM UM SPDA ..................... 24

2.11 SISTEMA DE CAPTORES ................................................................................ 24

2.12 SISTEMA DE CAPTORES NATURAIS ............................................................. 25

2.13 SISTEMA DE DESCIDA .................................................................................... 27

2.14 NÚMERO DE DESCIDA .................................................................................... 28

2.15 DESCIDAS NATURAIS ..................................................................................... 29

2.16 ANÉIS DE CINTAMENTO ................................................................................. 30

2.17 ESTRUTURAS > 60 METROS .......................................................................... 30

2.18 DISTÂNCIA DE SEGURANÇA .......................................................................... 31

2.19 SISTEMA DE ATERRAMENTO ......................................................................... 33

2.20 CARACTERÍSTICAS DO EDIFÍCIO RESIDENCIAL COLINAS ......................... 36

3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ............................................................ 37

3.1 CÁLCULO DO RISCO ....................................................................................... 37

3.2 GERENCIAMENTO DE RISCO ......................................................................... 39

3.3 FONTE DO DANO ............................................................................................. 39

3.4 PERDAS ............................................................................................................ 40

3.5 COMPONENTES DE RISCO ............................................................................ 41

3.6 DETERMINAÇÃO DOS ELEMENTOS QUE COMPÕEM O RISCO ................. 43

10

3.6.1 Avaliação de ND ............................................................................................. 43

3.6.1.1 Área de Exposição ........................................................................................ 44

3.6.1.2 Localização Relativa da Estrutura ................................................................ 45

3.6.2 Avaliação de NL. ............................................................................................ 46

3.6.3 Avaliação de NDJ. ........................................................................................... 47

3.6.4 Avaliação de NI. ............................................................................................. 47

3.6.5 Avaliação de PX. ............................................................................................ 47

3.6.5.1 Probabilidade PA ........................................................................................... 48

3.6.5.2 Probabilidade PB ........................................................................................... 48

3.6.5.3 Probabilidade PC ........................................................................................... 49

3.6.5.4 Probabilidade PM .......................................................................................... 50

3.6.5.5 Probabilidade PU ........................................................................................... 51

3.6.5.6 Probabilidade PV ........................................................................................... 53

3.6.5.7 Probabilidade PW .......................................................................................... 53

3.6.5.8 Probabilidade PZ ........................................................................................... 54

3.6.6 Avaliação de LX. ............................................................................................ 54

3.6.6.1 Perda de vida humana L1 ............................................................................. 55

3.6.6.2 Perda inaceitável de serviço público L2 ........................................................ 58

3.6.6.3 Perda inaceitável de patrimônio cultural L3 .................................................. 59

3.6.6.4 Perda econômica L4 ..................................................................................... 60

3.7 MEDIDAS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS ............................................... 63

3.8 PROJETO MPS ................................................................................................. 64

3.8.1 MPS Básicas .................................................................................................. 65

3.8.1.1 Aterramento e equipotencialização ............................................................... 65

3.8.1.2 Barra de Equipotencialização ....................................................................... 67

3.8.1.3 Blindagem, roteamento de linhas e interfaces isolantes. .............................. 68

3.8.1.4 Instalação de DPS. ....................................................................................... 69

4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ................................................. 70

4.1 IDENTIFICAR A ESTRUTURA A SER PROTEGIDA ........................................ 70

4.2 IDENTIFICAR OS TIPOS DE PERDAS RELEVANTES À ESTRUTURA .......... 70

4.3 IDENTIFICAR E CALCULAR AS COMPONENTES DE RISCO ........................ 70

4.3.1 Calculo RA ...................................................................................................... 71

4.3.1.1 Cálculo de ND................................................................................................ 71

4.3.1.2 Cálculo de PA ................................................................................................ 72

11

4.3.1.3 Cálculo de LA ................................................................................................ 72

4.3.2 Cálculo RB ...................................................................................................... 73

4.3.2.1 Cálculo de LB ................................................................................................ 73

4.3.3 Cálculo RU ...................................................................................................... 74

4.3.3.1 Cálculo de NL ................................................................................................ 74

4.3.3.2 Cálculo de NDJ .............................................................................................. 75

4.3.3.3 Cálculo de PU ................................................................................................ 75

4.3.3.4 Cálculo de LU ................................................................................................ 76

4.3.4 Cálculo RV ...................................................................................................... 76

4.3.4.1 Cálculo de PV ................................................................................................ 76

4.4 CÁLCULO DO RISCO ....................................................................................... 77

4.5 INSTALAÇÃO DE UM SPDA ............................................................................. 77

4.5.1 Cálculo RA com SPDA classe IV .................................................................. 77

4.5.2 Cálculo RB com SPDA classe IV .................................................................. 78

4.6 CÁLCULO DE R1 COM INSTALAÇÃO SPDA CLASSE IV ............................... 78

4.7 ESCOLHA DO MÉTODO DE PROTEÇÃO........................................................ 79

4.8 SISTEMA DE CAPTAÇÃO ................................................................................ 79

4.9 SISTEMA DE DESCIDA .................................................................................... 79

4.10 SISTEMA DE ATERRAMENTO ......................................................................... 79

5 CONCLUSÕES .................................................................................................... 81

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 82

ANEXO A .................................................................................................................. 85

COMPONENTES DE RISCO .................................................................................... 85

APÊNCICE A ............................................................................................................ 89

12

1 INTRODUÇÃO

As descargas atmosféricas, também conhecidas como raio, são uns fenômenos

naturais formado nas nuvens e que ocorre principalmente na zona tropical do planeta. Apesar

de sua rara beleza, ele pode causar sérios danos a estruturas e equipamentos. Além disso,

causam ferimentos ou até morte de pessoas e animais que ficam expostos a este fenômeno.

No Brasil, são registrados cerca de 50 milhões de descargas atmosféricas por ano

e, com o avanço desenfreado da construção civil, tanto para estruturas de residência e ou

finalidade comercial ou industrial, foi constatada a necessidade de um mecanismo de proteção

que, bem dimensionado, resultará diretamente na proteção de bens e pessoas de nosso meio.

Com base em dados atualizados sobre a origem, formação e propagação das

descargas atmosféricas, normas e procedimentos que tratam deste tema estão sendo

elaboradas e atualizadas para uma melhor eficiência em sua proteção.

A elaboração de um projeto de sistema de proteção contra descarga atmosférica

(SPDA) possibilitará o controle do percurso da corrente elétrica oriundo das descargas

atmosféricas, realizando assim sua captação, condução e sua dissipação no solo diminuindo os

danos que as mesmas poderiam causar.

Diante disso, será realizado um projeto de SPDA fundado na nova norma NBR

5419:2015 que teve seu lançamento em abril de 2015, detalhando as principais mudanças que

ocorreram nesta revisão da norma NBR 5419/2005.

1.1 JUSTIFICATIVA E CONTRIBUIÇÕES

No mundo, a ocorrência de raios é cerca de 50 a 100 por segundo, sendo que a

zona tropical é a mais afetada principalmente sobre seus continentes.

A cidade de Armazém, onde se localiza Residencial Colinas, é uma das cidades

de Santa Catarina com grande índice de descargas atmosféricas, segundo INPE (Instituto

Nacional de Pesquisas Espaciais), tendo um índice de mais de 40 dias por ano com trovoada e

pouco mais de quatro raios por Km².

Pensando na preservação de sua estrutura física e de todos os moradores que

residem lá, o dimensionamento de um sistema de para-raios se faz de suma importância.

13

1.2 OBJETIVO GERAL

Realizar estudo de caso para o dimensionamento de um SPDA (Sistema De

Proteção contra Descargas Atmosféricas) no Edifício Residencial Colinas, baseado na norma

NBR 5419:2015 e nas instruções normativas do CBMSC.

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Aplicar os conhecimentos obtidos ao longo do curso de Engenharia Elétrica,

através do estudo de caso na elaboração e dimensionamento de um projeto para a instalação

de um SPDA (sistema de proteção contra descarga atmosférica). Os itens abordados serão:

- Identificar as alterações feitas na NBR 5419:2015;

- Comparar a NBR 5419:2015 com a IN 10 do CBMSC;

- Classificar o tipo de estrutura a ser protegido;

- Apontar as proteções utilizando método de Franklin, Faraday e Esfera Rolante;

- Estabelecer níveis de proteção utilizando ferramenta da analise de risco.

- Dimensionar números de descidas, bitola dos cabos captação, bitola dos cabos

de descida e bitola dos cabos de aterramento.

14

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O dimensionamento correto de um sistema de proteção contra descargas

atmosféricas de uma edificação é essencial para a proteção das estruturas, equipamento e

pessoas que nele se encontram. Para isso, o entendimento sobre a origem, métodos de

proteção, normatização e dimensionamento de um SPDA é de suma importância para evitar

acidentes e danos materiais.

2.1 RAIO

O raio é uma descarga elétrica de grande intensidade que acontece ao se romper a

barreira dielétrica do ar, fazendo com que fluam cargas elétricas da nuvem ao solo ou do solo

para a nuvem ou ainda entre nuvens. Essas descargas elétricas produzem radiação

eletromagnética como os raios X e os raios gama e ondas sonoras que são conhecidas como

trovões [1].

Existem raios e relâmpagos, entretanto, muitos não sabem diferenciar um do

outro. O termo relâmpago se refere a qualquer descarga atmosférica, mas o raio ocorre

quando a descarga atmosférica ocorre entre uma nuvem e o solo. Com base nisso, pode-se

dizer que todo raio é um relâmpago, mas nem todo relâmpago é um raio [1; 14].

2.2 FORMAÇÃO DA DESCARGA ATMOSFÉRICA

Uma nuvem de tempestade verticalmente possui entre 10 ou mais quilômetros de

diâmetro em sua base e 10 a 20 quilômetros de altura.

Dentro dessas nuvens, há partículas de gelos e correntes de ventos. Esse vento

causa o atrito das partículas de gelo que perdem elétrons e se transformam em íons, deixando

a nuvem carregada com cargas elétricas.

O tamanho das partículas de gelo influencia na formação das nuvens: partículas de

gelo menores e mais leves ficam carregadas positivamente no topo da nuvem, e partículas de

gelo maiores e mais pesadas ficam carregadas negativamente na base da nuvem, como mostra

a Fig. 1 [10; 13].

15

Fig. 1 – Característica da Nuvem [10]

Havendo essa distribuição de cargas positiva no topo e negativa na base da

nuvem, produz-se um campo elétrico dentro da nuvem, e com o aumento do atrito das

partículas de gelo ocorre o aumento da quantidade de carga elétrica na superfície da nuvem e

também a elevação do campo elétrico, causando a polarização das moléculas do ar que se

orientam conforme o campo elétrico [10].

Com o aumento da intensidade do campo elétrico, ocorre a quebra da rigidez

dielétrica, ou seja, os elétrons das moléculas de ar são arrancados tornando-se moléculas de ar

ionizadas. Com isso, o ar que era um isolante natural entre nuvem e nuvem ou entre nuvem e

solo se torna um condutor [10].

Com o rompimento da rigidez dielétrica do ar, cria-se um canal condutor com um

diâmetro de, aproximadamente, 1 (um) metro e comprimento, variando de 20 a 60 metros a

partir da base da nuvem [10].

O raio líder carregado, na maioria das vezes com cargas negativas, desce por esse

canal em um conjunto de saltos. Com a intensificação do campo elétrico, surgem novos canais

e estes, por sua vez, vão ao encontro do raio líder [10].

Ao se aproximar de estruturas onde se localiza acúmulo de cargas positivas, estes

locais são na maioria das vezes árvores, postes e para-raios, há novamente a quebra da rigidez

dielétrica do ar. Esse, então, vai ao encontro do raio líder e ao se encontrarem formam

completamente o canal condutor e por consequência ocorre a descarga elétrica da nuvem para

o solo [13].

16

Após este efeito, há também o retorno da descarga elétrica do solo para nuvem, ou

seja, pelo mesmo canal condutor há passagem de cargas positivas do solo para a nuvem e, se

ela estiver muito carregada, podem ocorrer outros raios pelo mesmo canal aberto pelo

primeiro raio líder [13].

2.3 INSTRUÇÃO NORMATIVA

A instrução normativa são atos normativos expedidos por autoridades

administrativas e que tem como função regulamentar ou implementar o que esta previsto nas

leis.

O Comando do Corpo de Bombeiros Militar de Santa Catarina (CBMSC), no uso

de suas atribuições legais que lhe confere o inciso II do artigo 108 da Constituição Estadual, e

ainda o que dispõe na Lei 16.157/13 e o art. 1º do Decreto 1.957/13, estabelece e padroniza os

critérios de concepção, dimensionamento e padrão mínimo de apresentação de projetos de

segurança contra incêndio do Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA)

[17].

A instrução normativa que trata da Proteção Contra Descarga Atmosférica é a IN-

10, sendo que esta teve sua ultima atualização publicada no dia 28/03/2014, tendo como

referência a NBR 5419/2005 [17].

Como a NBR 5419 teve sua última atualização publicada no dia 22/05/2015 e teve

uma grande modificação, a instrução normativa (IN-10) esta desatualizada.

Porem a instrução normativa como ela é uma lei e esta acima da NBR 5419, os

projetos elaborados tendo como referência a NBR 5419/2015 não estão sendo aceitos pelo

CBMSC, ou seja, para que a NBR 5419/2015 passe a valer a IN-10 devera sofre nova

atualização [17].

2.4 HISTÓRIA NBR 5419

A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) vem aperfeiçoando os

métodos de proteção contra a descarga atmosférica através de sua normativa NBR5419.

Ao longo dos anos, houve um avanço quase que desprezível em relação a essa

norma, até que no ano de 2015 isso tudo mudou, conforme visto na Tab. 1 [3].

17

Tab. 1 – Linha do Tempo NBR 5419 [3]

LINHA DO TEMPO 5419

1950 – NB165: Documentos Belgas, 6 páginas

1970 – NB165: Documentos Americanos, 7 páginas

1977 – NBR5419: NB165: 1970, 16 páginas

1993 – NBR5419: IEC 1024:1990, 27 páginas

2001 – NBR5419: IEC 61024:1998, 33 páginas

2005 – NBR5419: IEC 61024:1998, 42 páginas

2015 – NBR5419: IEC 62305:2010, 366 páginas

Essa mudança radical teve início no dia 23 de junho de 2005, quando se realizou a

primeira reunião da Comissão de Proteção contra Descargas Atmosféricas (CE-03:064. 10) do

Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03), na qual se reuniram vários profissionais

com grande bagagem de conhecimento e experiência prática [3].

Esses profissionais seguiram a mesma linha de pensamento em relação a outras

atualizações, ou seja, pegaram a norma internacional vigente e adaptaram às normas

brasileiras [3].

Nesse período de 2005 até a publicação em 2015, houve uma nova atualização da

norma internacional no ano de 2010, fazendo com que o trabalho realizado até essa data fosse

praticamente jogado fora, o que atrasou em 5 (cinco) anos a publicação oficial da

NBR5419:2015.

2.5 PRINCIPAIS MUDANÇAS DA NBR5419

A nova NBR 5419:2015 tem uma série de mudanças em relação a anterior, como

por exemplo, o aumento da quantidade de páginas, de 47 para 366 páginas. Isso ocorreu pelo

fato de a NBR 5419:2015 ter sido dividida em 4 (quatro) partes [15].

- Parte 1: Princípios gerais;

- Parte 2: Gerenciamento de risco;

- Parte 3: Danos físicos e estruturas e perigos à vida; e

- Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura.

A parte 1 estabelece os conceitos e requisitos para determinar um PDA – Proteção

contra Descarga atmosférica.

18

A parte 2 estabelece os requisitos para análise de risco do projeto SPDA e

Aterramento, fornecendo definição e diretrizes sobre medidas de proteção.

A parte 3 traz boa parte da antiga norma NBR 5419:2005, ou seja, a parte de

projetos, instalação, inspeção e manutenção do SPDA continua a mesmo, modificando apenas

os materiais de condutores de captação e descida e procedimentos a serem adotados na hora

de teste de continuidade e arquitetura de interligação dos condutores de descida.

A parte 4 trata exclusivamente da proteção de equipamentos elétricos e eletrônicos

dentro das estruturas atingidas pela descarga atmosférica.

Em relação aos métodos de proteção, eles permaneceram sendo os mesmos, ou

seja, método dos ângulos (Franklin), método das malhas e o método eletrogeométrico (esfera

rolante), sendo que só houve alterações no alcance de pequenos captores no método de

Franklin e também foram reduzidas as distâncias das malhas no método das malhas; o método

eletrogeométrico permaneceu inalterado [16].

Nas tabelas de condutores de captação, descida e aterramento, foram

implementados novos materiais (alumínio cobreado, aço cobreado). Houve também mudanças

em suas dimensões, sendo estabelecidos valores mínimos [16].

2.6 MÉTODOS DE PROTEÇÃO

Com o lançamento da nova NBR 5419:2015, puderam-se observar algumas

diferenças em relação aos métodos de proteção, como o método das malhas que teve suas

malhas (reticulados) reduzidas, ou seja, nível e classe 1 = 5 x5 m; nível e classe 2= 10 x 10m;

nível e classe 3 = 15 x 15m e nível e classe 4 = 20 x 20m. O método dos ângulos (Franklin)

teve aumento significativo no alcance dos pequenos captores. O método eletrogeométrico não

teve alterações [5].

2.7 MÉTODO DAS MALHAS (GAIOLA DE FARADAY)

É chamado de Gaiola de Faraday devido ao grande físico e químico Michel

Faraday, que nasceu em Newington na Inglaterra, no dia 22 de setembro de 1791. Ele foi um

dos percursores no estudo do eletromagnetismo [9].

O método da gaiola de Faraday baseia-se no princípio que quanto mais fechada

for a malha, maior será o nível de proteção. Então, para que se tenha uma completa isolação

19

contra a incidência dos raios, se dá a necessidade de envolver completamente uma estrutura

com placas metálicas e com espessura suficiente para suportar o efeito térmico causado por

esta [9; 11; 12].

Tendo em vista que essa prática de cobrir toda a estrutura raramente é utilizada, o

método de Faraday consiste em captores instalados verticalmente, interligados em condutores

horizontais formando assim uma malha, como pode ser observado na Fig. 2. O nível de

proteção de uma estrutura se dá pela distância entre os condutores da malha, conforme diz a

norma [3], mostrada na Tab. 2 [5; 9].

Fig. 2 – Método das Malhas [16]

Tab. 2 – Dimensões Gaiola de Faraday [5]

Classe do

SPDA

Largura

“a” (m)

Comprimento

“b” (m)

I 5 5

II 10 10

III 15 15

IV 20 20

Toda a malha condutora funciona como captor artificial das descargas

atmosféricas. Todos os condutores, mesmo estando fixados horizontalmente em cima das

estruturas ou nas descidas das próprias, servirão de captor e, por sua vez, escoarão a descarga

para a terra [5].

A instalação dos captores deverá ser feita obedecendo a algumas regras: [5]

a) Condutores captores deverão ser instalados;

20

- Na periferia da cobertura da estrutura;

- Nas saliências da cobertura da estrutura;

- Nas cumeeiras dos telhados, se o declive deste exceder 1/10 (um de

desnível por dez de comprimento);

b) As dimensões de malha não podem ser maiores que os valores encontrados na

Tab. 2;

c) O conjunto de condutores do subsistema de captação deve ser construído de tal

modo que a corrente elétrica da descarga atmosférica sempre encontre pelo

menos duas rotas condutoras distintas para o subsistema de aterramento;

d) Nenhuma instalação metálica deve ultrapassar o volume de proteção formado

pela malha do subsistema de captação;

e) Os condutores da malha devem seguir o caminho mais curto e retilíneo

possível da instalação.

2.8 MÉTODO ELETROGEOMÉTRICO

Modelo Eletrogeométrico, também conhecido como esfera rolante, esfera fictícia

ou método da bola, é uma grande evolução do método de proteção tipo Franklin. Ele consiste

em rolar uma esfera imaginária com raio que varia de acordo com nível de proteção [8; 9].

Com o raio estabelecido pelo nível de proteção, é rolada a esfera ao redor da

edificação que se quer proteger e, quando a esfera toca na estrutura, determina os locais com

maior probabilidade de serem atingidos por um raio (descargas atmosféricas). Estes locais

devem ser protegidos para evitar a incidência de raios, evitando-se danos materiais e pessoais

[8; 9].

Neste método, o princípio básico é que a estrutura possui um raio de atração, que

aumenta conforme a altura e depende da intensidade da corrente de descarga. Sabendo disso,

para maiores valores de corrente, maior será a distância do raio da esfera. O posicionamento e

a quantidade de captores a ser instalada estão relacionados à necessidade da borda da esfera

não tocar a estrutura, demonstra na Fig. 3 [5; 8; 9].

21

Fig. 3 – Método das Esferas Rolantes [5]

O raio, r, dessa esfera depende da classe do SPDA, ver Tab. 3:

Tab. 3 – Dimensões Esfera Rolante [5]

Classe do

SPDA

Raio da esfera rolante – R

m

I 20

II 30

III 45

IV 60

Para o dimensionamento do método da esfera rolante, é necessário utilizar as

seguintes fórmulas (1), (2), (3) e (4):

²2**2 HRRc (1)

)²(*²*2 AHRRDm (2)

²**2 AARRi (3)

RiRcRp (4)

Onde:

R : raio da esfera;

H : altura do captor;

A : altura da edificação;

Rc : raio do centro;

Dm : distância máxima;

Ri : raio de interação; e

Rp : raio de proteção individual.

22

2.9 MÉTODO DE FRANKLIN (MÉTODO DOS ÂNGULOS)

O método proposto por Benjamin Franklin tem por base uma haste elevada, em

forma de ponta, que produz uma alta concentração de cargas elétricas e um campo elétrico

intenso sob a nuvem carregada. Com isso, ocorre a ionização do ar, diminuindo a altura

efetiva da nuvem carregada, propiciando o rompimento da rigidez dielétrica da camada do ar.

Ver Fig. 4 [9; 11].

Fig. 4 – Método Franklin [11]

O raio que é captado pela ponta da haste passa pelo cabo de descida e é escoado

para terra pelo sistema de aterramento. Se os componentes do sistema de aterramento, cabos,

conexões e aterramento não forem adequados, as tensões no sistema de para-raios serão

elevadas, fazendo com que o sistema tenha sua segurança comprometida [9; 11].

Esse método de proteção é adequado para estruturas simples e está limitada à

altura de seus captores, conforme mostra a Tab. 4. Seus ângulos de proteção variam conforme

a classe de proteção do SPDA e pode ser visto na Fig. 5 [5].

Tab. 4 – Dimensões Método do Ângulo de Proteção [5]

Classe do

SPDA

Raio da esfera rolante – R

m

I 20

II 30

III 45

IV 60

23

Fig. 5 – Ângulo de Proteção [16]

Para ter uma boa proteção utilizando este método dos ângulos, é necessário

realizar alguns cálculos para obter a melhor classe de proteção, como pode ser observado na

fórmula (5), sendo a haste de captação instalada em cima da estrutura, como se vê na Fig. 6.

Na fórmula (6), com a haste de captação instalada próxima à estrutura, ver Fig. 7,

isto ocorre, pelo fato de algumas estruturas conterem gases próximos do local onde seria

instalada a haste de captação, e com a incidência da descarga atmosférica sobre a estrutura,

poderia haver um centelhamento da mesma provocando assim uma explosão [5].

tan*hRp (5)

Onde

Rp : raio da esfera proteção individual;

h : altura da haste captação; e

: ângulo de proteção adquirido na Fig. 6.

Fig. 6 – Método Ângulo em Cima da Estrutura [16]

24

tan*)( AHRp (6)

Onde

Rp : raio da esfera proteção individual;

H : altura da estrutura mais haste de captação;

A : altura da estrutura; e

: ângulo de proteção adquirido na Fig. 7.

Fig. 7 – Método Ângulo próximo Estrutura [16]

Sabe-se que Rp (raio de proteção) tem que ser maior do que r (maior distância do

captor para uma extremidade da estrutura). Seguindo essa exigência, a estrutura ficará

protegida de incidências de descargas atmosféricas [5].

2.10 CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS USADAS EM UM SPDA

Analisando os elementos que compõem os métodos de proteção contra descargas

atmosféricas, serão apresentadas a seguir as características e materiais utilizados.

2.11 SISTEMA DE CAPTORES

Captor é o elemento que está no ponto mais alto da estrutura, tendo como função

receber os raios, reduzindo ao mínimo a probabilidade da estrutura ser atingida diretamente

pelo raio [8; 12].

O captor pode ser de cobre, alumínio, aço galvanizado a quente ou aço inoxidável,

e deve ter a capacidade térmica e mecânica suficiente para suportar o calor gerado no ponto

de impacto, como se pode ver na Tab. 5 [5; 8; 12].

25

Tab. 5 – Material Captor. [5]

Material Configuração Área da secção mínima

mm² Comentários

Cobre Arredondado maciço 200 Diâmetro 16 mm

Alumínio Arredondado maciço 200 Diâmetro 16 mm

Aço galvanizado

a quente Arredondado maciço 200 Diâmetro 16 mm

Aço inoxidável Arredondado maciço 200 Diâmetro 16 mm

O sistema de captação tem alguns requisitos mínimos que, se não forem aplicados

corretamente, farão com que esta estrutura fique vulnerável [5]:

a) Se a cobertura é feita por material não combustível, os condutores do subsistema

de captação podem ser posicionados na superfície da cobertura;

b) Se a cobertura for feita por material prontamente combustível, cuidados

especiais devem ser tomados em relação à distância entre os condutores do

subsistema de captação e o material. Para cobertura de sapé ou palha onde não

sejam utilizadas barras de aço para sustentação do material, uma distância não

inferior a 0,15 m é adequada. Para outros materiais combustíveis, 0,10 m;

c) Partes facilmente combustível da estrutura a ser protegida não podem

permanecer em contato direto com os componentes de um SPDA externo e não

podem ficar abaixo de qualquer componente metálico que possa derreter ao ser

atingido pela descara atmosférica. Folhas de madeira devem ser consideradas

componentes menos combustíveis.

2.12 SISTEMA DE CAPTORES NATURAIS

Além dos captores apresentados, há também a possibilidade de se ter captores

naturais, ou seja, fazendo com que a própria telha receba estas descargas atmosféricas. Alguns

requisitos são necessários para que este sistema de captação natural se torne eficaz,

estabelecidos pela NBR 5419/2015 [5; 8; 12]:

a) Chapas metálicas cobrindo a estrutura a ser protegida desde que:

- A espessura da chapa metálica não seja menor que o valor t’ fornecido na

Tab. 6; se não, é importante que se previna a perfuração da chapa ou se for

importante considerar a ignição de qualquer material inflamável abaixo da

cobertura;

26

- A espessura da folha metálica não seja menos que o valor de t fornecido na

Fig. 8, se for necessário precauções contra perfurações ou se for necessário

considerar os problemas com pontos quentes;

- Elas não sejam revestidas com material isolante.

b) Componentes metálicos da construção da cobertura (treliças, ganchos de

ancoragem, armaduras de aço da estrutura etc.), abaixo de cobertura não

metálica, desde que esta possa ser excluída do volume de proteção;

c) Partes metálicas, como as ornamentações, grades, tubulações, coberturas de

parapeitos etc., que estejam instaladas de forma permanente, ou seja, que sua

retirada desconfigure a característica da estrutura e que tenham seções

transversais não inferiores às especificadas para componentes captores;

d) Tubulações metálicas e tanques na cobertura, desde que eles sejam construídos

de material com espessura e seções transversais de acordo com a Tab. 5.

Tab. 6 Espessura Captor Natural. [5]

Classe do SPDA Material

Espessura a

t

mm

Espessura b

t´

mm

I a IV

Chumbo - 2,0

Aço (inoxidável,

galvanizado a quente) 4 0,5

Titânio 4 0,5

Cobre 5 0,5

Alumínio 7 0,65

Zinco - 0,7 a t previne perfuração, pontos quentes ou ignição. b t´somente para chapas metálicas, se não for importante prevenir a perfuração, pontos quentes ou problemas

com ignição.

Onde há presença de estruturas metálicas e que suas telhas são de fibrocimento ou

qualquer outra telha que não são metálicas, os parafusos de fixação farão o papel de captor e

atrairão as descargas atmosféricas para eles. Como estes não têm as características necessárias

para ser um captor, os danos causados pela descarga serão muito maiores [5].

Para minimizar estes danos, a fixação de captores diretamente nos parafusos fará

com que a descarga elétrica seja escoada pela estrutura metálica devidamente aterrada.

27

Com a incidência da descarga atmosférica, o ar sofre um aquecimento muito

grande; com isso, há um deslocamento de ar que, junto com a diferença de pressão embaixo

da estrutura, resultará em uma força para cima, causando assim a destruição das telhas [5].

2.13 SISTEMA DE DESCIDA

Tem como função conduzir a corrente de descarga do raio recebido pelo captor até

o sistema de aterramento. Essa condução deverá ser feita de modo a não causar danos na

estrutura protegida e reduzir ao máximo a incidência de descargas laterais e de campos

eletromagnéticos no interior do volume protegido. O cabo de descida deverá ser contínuo,

evitando assim o mau contato ou a oxidação entre cabos e conectores [5; 8; 12].

Após a incidência da descarga atmosférica no sistema de captores e o escoamento

deste por meio de cabos de descida, há o surgimento do aquecimento produzido por ela,

necessitando assim do dimensionamento correto da secção dos condutores. A NBR5419: 2015

utiliza materiais com espessuras estabelecidas para minimizar o risco de sobreaquecimento

dele, conforme se vê na Tab. 7 [5].

Tab. 7 – Espessura Material Condutor. [5]

Material Configuração

Área da secção

mínima

mm²

Comentários

Cobre

Fita maciça 35 Espessura 1,75 mm

Arredondado maciço 35 Diâmetro 6 mm

Encordoado 35 Diâmetro de cada fio da cordoalha 2,5 mm

Alumínio

Fita maciça 70 Espessura 3 mm

Arredondado maciço 70 Diâmetro9, 5 mm


Aço cobreado

IACS 30%


Encordoado 50 Diâmetro de cada fio da cordoalha 3 mm

Alumínio

cobreado IACS

64%



Aço galvanizado

a quente

Fita maciça 50 Espessura 2,5 mm



28

Aço inoxidável

Fita maciça 50 Espessura 2 mm



2.14 NÚMERO DE DESCIDA

Para se determinar o número de descida para um SPDA, é necessário realizar a

seguinte fórmula (7) que relaciona o perímetro a ser protegido em relação ao nível de proteção

desejado, como se vê na Fig. 8 [5].

O posicionamento dos cabos de descida para um SPDA isolado deve obedecer aos

seguintes parâmetros, demonstrados na NBR 5419:2015 [5].

a) Se os captores consistirem em hastes em mastros separados (ou um fio), não

metálicos nem interconectados às armaduras, é necessário para cada mastro pelo

menos um condutor de descida. Não há necessidade de condutor de descida para

mastro metálico ou interconectados às armaduras;

b) Se os captores consistem em condutores suspensos em catenária (ou um fio),

pelo menos um condutor de descida é necessário em cada suporte da estrutura;

c) Se os captores formam uma rede de condutores, é necessário pelo menos um

condutor de descida em cada suporte de terminação dos condutores.

No posicionamento dos cabos de descida para um SPDA não isolado, o número de

condutores de descida não pode ser inferior a dois, mesmo se o valor do cálculo do número de

descida resultar em um valor inferior. No posicionamento, é preciso utilizar o espaçamento

mais uniforme possível entre os condutores de descida ao redor do perímetro. Ver Fig. 8 [5].

EmPN / (7)

Onde

N : Número de descida;

P : Perímetro da edificação; e

Em : Espaçamento médio.

29

Fig. 8 – Condutor Descida [16]

2.15 DESCIDAS NATURAIS

Existe também a opção do uso das descidas naturais para conduzir as correntes

das descargas atmosféricas, ou seja, não há necessidade de colocar condutores. O uso de

descidas naturais deve ser previsto desde o projeto da edificação para garantir que sejam

corretamente instalados os elementos que asseguram a continuidade elétrica entre as

armaduras de aço ou pilares metálicos, assim como se vê na Fig. 9 [5; 8; 12].

Fig. 9 – Descida Naturais [16]

30

Observando a Fig. 9, é possível identificar uma estrutura cerâmica e todos os seus

ferros estão interligados, sendo assim estas estruturas farão o papel de condutores. Estes,

então, deverão ser todos aterrados para evitar os riscos de tensão de toque [5; 8; 12].

2.16 ANÉIS DE CINTAMENTO

Os anéis de cintamento têm a função de receber as descargas atmosféricas laterais

muito comuns em edificações com mais de 20 m de altura. Sua importância também se dá

pelo fato de, quando uma edificação é atingida por uma descarga atmosférica, os anéis de

cintamento distribuem as correntes por todas as decidas existentes nessa edificação, fazendo

com que o campo eletromagnético dentro das edificações diminua, preservando as instalações

elétricas existentes dentro dela [5].

Seus espaçamentos estão relacionados com o nível de proteção do SPDA de cada

edificação, como se observa na Fig. 10.

Fig. 10 – Anéis Cintamento [16]

2.17 ESTRUTURAS > 60 METROS

Em edificações com altura maior que 60 metros, é muito comum a incidência das

descargas atmosféricas laterais. Para evitar estes danos, a nova NBR 5419:2015 diz que pelo

menos 20% do topo da edificação deverão estar protegidas e que o restante tenha medidas de

proteção que requerem um subsistema de captação que atenda ao nível IV, assim como na

31

Fig. 11, com ênfase na localização de bordas, quinas, saliências e cantos. Essa captação

deverá ser interligada ao sistema de descida [5].

Fig. 11 – Estrutura Maior 60 metros [5]

2.18 DISTÂNCIA DE SEGURANÇA

A fim de se evitarem acidentes em pessoas ou danos a equipamentos que tenham

suas placas eletrônicas fixadas diretamente na carcaça, e que por causa disso não possam ser

interligadas ao sistema de equipotencialização, é necessário se obter uma distância de

segurança para que fatos como estes não ocorram, assim como é demonstrado na Fig. 12 e

comprovado pela fórmula (8) [5].

lKcKmKiS **

(8)

Onde

S : Distância de segurança;

Ki : Depende do nível de proteção escolhido para o SPDA;

Kc : Depende da corrente de descarga pelos condutores de descida;

Km : Depende do material isolante; e

l : O comprimento do ponto onde a distância de segurança deve ser considerada até a

equipotencialização mais próxima.

32

Fig. 12 – Distância de Segurança [5]

Para obter os valores de Ki , é necessário utilizar os seguintes parâmetros,

apresentados na Tab. 8.

Tab. 8 – Coeficiente de Ki . [5] Nível SPDA Ki

I 0,08

II 0,06

III e IV 0,04

Os valores Km são obtidos através da Tab. 9.

Tab. 9 – Coeficiente de Km . [5] Material Km

Ar 1

Concreto, tijolos 0,5

E os valores de Kc simplificados são obtidos pela Tab. 10.

Tab. 10 – Coeficiente de Kc . [5] Nº descidas Kc

1 1

2 0,66

3 ou mais 0,44

33

No método das malhas, é necessário ter uma abordagem mais completa do Kc ,

que será obtida a partir da fórmula (9).

3*2,01,021

hc

nKc (9)

Onde:

n : Número total de condutores de descida;

c : Distância de um condutor de descida ao próximo condutor de descida; e

h : Espaçamento (ou altura) entre os condutores em anel.

Após obtenção do coeficiente de Kc , será calculado o valor da distância de segurança

utilizando a fórmula (10).

lKcKmKiS **

2.19 SISTEMA DE ATERRAMENTO

É o elemento que está definitivamente em contato com o solo, tendo como função

dispersar a corrente elétrica recebida pelos captores e conduzida pelos condutores de descida.

[5; 8; 12]

Entretanto, esse material deve reduzir ao mínimo o risco de ocorrência de tensões

de passo e de toque. Para que isso ocorra, os eletrodos de aterramento devem ser aterrados

com uma profundidade de no mínimo 50 cm e sua instalação deve ter uma distância mínima

de 1 metro ao redor das paredes. Além disso, o sistema de aterramento deverá permitir a

inspeção durante a instalação [5; 8; 12].

Para o sistema de aterramento funcionar devidamente, deverá ser construído um

anel ao redor da edificação, assim como na Fig. 13, o qual deverá ser contínuo e ter no

mínimo 80% do seu comprimento total em contato com a terra. Em casos de não possibilidade

de executar este anel externamente à edificação, ele deverá ser interno [5].

34

Fig. 13 - Aterramento em Anel [16]

Observando a Fig. 13 e sabendo que suas medidas são 12 m de largura, 16 metros

de comprimento e que o espaçamento mínimo do aterramento da estrutura é de 1 metro, é

possível calcular o raio médio re da área abrangida pelos seus eletrodos utilizando a fórmula

(10). Este raio médio não pode ser inferior ao comprimento mínimo 1l do eletrodo de

aterramento de acordo com a classe do SPDA, como se vê na Fig. 15 que, neste caso, tem

nível de proteção III, sendo a resistividade do solo de 1500 (Ω. m).

Com base na Fig. 14, observamos o seguinte:

51l

Cálculo do raio médio:

LCre *

(10)

14*18

re

99562,8 re

Onde

re : Raio médio;

C : Comprimento da edificação; e

L : Largura da edificação.

35

Fig. 14 – Comprimento Mínimo 1l [5]

Após a realização desses cálculos, é possível constatar que esta edificação está de

acordo com a norma NBR 5419:2015 que diz que re ≥ 1l [5].

Em casos de o valor do raio médio ficar menor que o comprimento mínimo do

eletrodo, deverão ser adicionados eletrodos localizados o mais próximo possível dos pontos

de descida onde os condutores forem conectados. Para saber a quantidade de eletrodos

necessários, as seguintes fórmulas (11) e (12) deverão ser aplicadas [5].

rellr 1 (11)

Para eletrodos adicionais horizontais.

2/)1( rellv (12)

Para eletrodos adicionais verticais ou inclinados.

O material do sistema de aterramento, conforme Tab. 11 deve resistir ao ataque

corrosivo proveniente da água e sais minerais próprios do solo, tendo como pontos críticos as

conexões feitas com hastes de aterramento, criando nelas uma película de óxido que, sendo

isolante, compromete todo o sistema de aterramento [5; 8; 12].

Para esse tipo de problema, uma medida simples deve ser tomada: todas as

conexões devem ser cobertas por materiais emborrachados, evitando assim o contato direto e

a penetração do solo [5].

36

Tab. 11 - Material Aterramento. [5]

Material Configuração

Dimensões mínimas f

Comentários Eletrodo cravado

(diâmetro)

Eletrodo não

cravado

Cobre

Encordoado - 50 mm² Diâmetro de cada fio

cordoalha 3 mm

Arredondado maciço - 50 mm² Diâmetro 8 mm

Fita maciça - 50 mm² Espessura 2 mm

Arredondado maciço 15 mm -

Tubo 20 mm - Espessura da parede 2

mm

Aço

galvanizado a

quente

Arredondado maciço 16 mm Diâmetro 10

mm -

Tubo 25 mm - Espessura da parede 2

mm

Fita maciça - 90 mm² Espessura 3 mm

Encordoado - 70 mm² -

Aço cobreado Arredondado maciço

Encordoado 12,7 mm 70 mm²

Diâmetro de cada fio

da cordoalha 3,45 mm

Aço inoxidável Arredondado maciço Fita

maciça 15 mm

Diâmetro

10 mm

100 mm²

Espessura mínima

2 mm

Tolerância de 5% para espessuras, comprimento e diâmetro, exceto para o diâmetro dos fios das cordoalhas, que

é de 2%.

2.20 CARACTERÍSTICAS DO EDIFÍCIO RESIDENCIAL COLINAS

No ano de 2014, a Pereira Construções EIRELI, que atua no ramo de construção

civil em Armazém e cidades vizinhas, começou a construir o Edifício Residencial Colinas,

apresentado no Apêndice A, localizado na rua projetada 01, no bairro vila José Nazário,

cidade de Armazém.

Esse edifício, com área construída de 738,27 m² e perímetro 81,9 m² , contendo

quatro andares e dois apartamentos por andar, comporta em suas dependências cerca de 20

pessoas e fica localizado em um território com área plana, próximo ao centro da cidade de

Armazém, e por ser um bairro residencial, nenhuma outra estrutura se compara ao seu

tamanho.

37

3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

O presente capítulo apresenta os conceitos básicos da ferramenta de análise de

risco da norma NBR 5419:2015. Visa-se verificar a necessidade ou não de instalação de

SPDA com o objetivo de minimizar os riscos a que estruturas e pessoas estão expostas.

3.1 CÁLCULO DO RISCO

O cálculo de risco será efetuado através do somatório dos diversos componentes

de risco a serem vistos nos próximos subitens, nos quais cada componente de risco é

composto pelo produto entre N, P e L, dado pela seguinte fórmula (13) [4].

LxPxNxR ** (13)

Onde

X: A, B, C, U, V, W, Z, M;

R: Risco associado;

Nx: Número de eventos perigosos;

Px: Probabilidade do dano; e

Lx: Consequência da perda.

Caso o valor de R >Rt,, devidas providências deverão ser tomadas, como por

exemplo a instalação de um SPDA ou a efetuação de algumas melhorias que contribuam para

diminuir o valor de Rx, melhorias estas apresentada na Tab. 12 [4].

Tab. 12 - Possíveis características e medidas de proteção que influenciam os componentes de risco

para uma estrutura. [4]

Característica da estrutura ou dos

sistemas internos (medidas de proteção) RA RB RC RM RU RV RW RZ

Área de exposição Equivalente X X X X X X X X

Resistividade da superfície do solo X

Resistividade do piso X X

Restrições físicas, isolamento, avisos visíveis,

equipotencialização do solo X X

SPDA X X X Xa Xb Xb

38

Ligação ao DPS X X X X

Interfaces isolantes Xc Xc X X X X

Sistema coordenado de DPS X X X X

Blindagem espacial X X

Blindagem de linhas externas X X X X

Blindagens de linhas internas X X

Precauções de roteamento X X

Sistema de equipotencialização X

Precauções contra incêndios X X

Sensores de fogo X X

Perigos especiais X X

Tensão suportável de impulso X X X X X X a Somente para SPDA tipo malha externa b Devido a ligações equipotenciais c Somente se eles pertencem ao equipamento

O cálculo do risco é realizado seguindo o procedimento conforme Fig. 15

Fig. 15 – Fluxograma com procedimento para cálculo do risco [4].

39

3.2 GERENCIAMENTO DE RISCO

A norma [3] conceitua o risco representado pela letra R. Este é o valor da

probabilidade de perda anual de vidas e bens durante ocorrência de um raio.

Para cada tipo de perda que pode aparecer em uma estrutura, o risco resultante

deve ser avaliado conforme Tab. 13 [4].

Tab. 13 – Riscos [3]

RISCOS

R1: risco de perda de vida humana (incluindo ferimentos permanentes);

R2: risco de perda de serviço público;

R3: risco de perda de patrimônio cultural;

R4: risco de perda de valores econômicos.

3.3 FONTE DO DANO

Como já é previsto, a corrente da descarga atmosférica é a principal fonte de dano,

podendo variar o grau de destruição conforme o lugar em que atinge a estrutura. Na Fig. 16 é

possível observar as fontes de danos e, na Tab. 14, os tipos danos que são causados por uma

eventual descarga atmosférica [4].

Fig. 16 – Fonte de Dano [4]

40

O primeiro ponto de impacto a se considerar é diretamente na estrutura. Esse

ponto é chamado de S1 e pode causar danos à vida humana, danos materiais à estrutura e

também danos aos equipamentos.

O segundo ponto é quando a descarga atmosférica atinge a estrutura em no

mínimo uma distância de 500 metros. Esse ponto é chamado de S2 e pode causar danos aos

equipamentos instalados dentro da estrutura.

O terceiro ponto de impacto é diretamente nas linhas de transmissão de energia ou

em qualquer outro condutor que adentram a estrutura. Esse ponto é chamado de S3 e é

causador de danos à vida humana, à estrutura que foi atingida e aos equipamentos instalados

dentro da estrutura que sofreu a descarga atmosférica.

O quarto e último ponto de impacto é quando a descarga atmosférica atinge um

ponto próximo aos condutores que adentram a estrutura. Esse ponto é chamado de S4, a

distância pode chegar a até 2000 metros para cada lado de onde os condutores estão passando

e causa danos aos equipamentos que estão instalados dentro da estrutura [4].

Tab. 14 – Danos [4]

DANOS

D1: ferimento aos seres vivos por choque elétrico;

D2: danos físicos;

D3: falhas de sistemas eletroeletrônicos.

3.4 PERDAS

Para calcular os riscos que uma estrutura corre ao ser atingida por uma descarga

atmosférica, é preciso também conhecer os tipos de perdas que podem ser causados caso esta

venha a ocorrer, conforme demostrado na Tab. 15 [4].

Tab. 15– Perdas [4]

TIPO DE PERDA RISCO TOLERÁVEL (Y-1)

L1: perda de vida humana ou ferimentos permanentes; 10-5

L2: perda de serviço ao público; 10-3

L3: perda de patrimônio cultural; 10-4

L4: perda de valores econômicos. 10-3

41

3.5 COMPONENTES DE RISCO

Para se avaliar cada risco (R1, R2, R3, R4), é preciso levar em consideração os

componentes relevantes de cada tipo de risco apresentado no Anexo A. Para que sejam

definidos e calculados tais riscos, as seguintes fórmulas serão aplicadas [4].

Análise dos componentes de risco devido às descargas na estrutura (S1).

a) Componente relacionado a ferimentos a seres vivos por choque elétrico (14).

LAPANDRA ** (14)

b) Componente relacionado a danos físicos (15).

LBPBNDRB ** (15)

c) Componente relacionado à falha de sistemas internos (16).

LCPBNDRC ** (16)

Análise dos componentes de risco devido às descargas perto da estrutura (S2).

- Componente relacionado às falhas dos sistemas internos (17).

LMPMNMRM ** (17)

Análise dos componentes de risco devido às descargas em uma linha conectada à estrutura

(S3).

a) Componente relacionado a ferimentos a seres vivos por choque elétrico (18).

LUPUNDJNLRU **)( (18)

b) Componente relacionado a danos físicos (19).

LVPVNDJNLRV **)( (19)

c) Componente relacionado à falha dos sistemas internos (20).

LWPWNDJNLRW **)( (20)

42

Análise dos componentes de risco devido às descargas perto de uma linha conectada à

estrutura (S4).

- Componente relacionado à falha dos sistemas internos (21).

LZPZNIRz ** (21)

Os parâmetros para avaliar estes componentes de risco são dados na Tab. 16.

Tab. 16 – Parâmetros relevantes para avaliação dos componentes de risco [4]

Simbologia Denominação

Numero médio anual de eventos perigosos devido às descargas

ND - à estrutura

NM - perto da estrutura

NL - em uma linha conectada à estrutura

NI - perto de uma linha conectada à estrutura

NDJ - a uma estrutura adjacente

Probabilidade de uma descarga na estrutura de causar

PA - ferimentos a seres vivos por choque elétrico

PB - danos físicos

PC - falha de sistemas internos

Probabilidade de uma descarga perto da estrutura de causar

PM - falha de sistemas internos

Probabilidade de uma descarga em uma linha de causar

PU - ferimentos a seres vivos por choque elétrico

PV - danos físicos

PW - falha de sistemas internos

Probabilidade de uma descarga perto de uma linha de causar

PZ - falha de sistemas internos

Perda devido a

LA = LU - ferimento a seres vivos por choque elétrico

LB = LV - danos físicos

LC = LM = LW = LZ - falha de sistemas internos

A Tab. 17 detalha a composição dos riscos (R1, R2, R3 e R4) realizada através

dos componentes de risco gerados pelo tipo de fonte de dano.

43

Tab. 17 – Composição dos Riscos [4]

Fonte de Danos Descarga na

estrutura S1

Descarga perto da

estrutura S2

Descarga em uma

linha conectada à

estrutura S3

Descarga perto de

uma linha

conectada à

estrutura S4

Componentes de

risco RA RB RC RM RU RV RW RZ

Risco para cada

tipo de perda

R1 * * *a *a * * *a *a

R2 * * * * * *

R3 * *

R4 *b * * * *b * * * a Somente para estruturas com risco de explosão e para hospitais ou outras estruturas quando a falha dos sistemas

internos possam colocar em perigo a vida humana. b Somente para propriedades onde animais possam ser perdidos

3.6 DETERMINAÇÃO DOS ELEMENTOS QUE COMPÕEM O RISCO

Nos próximos subitens serão apresentados aspectos relevantes para a

determinação dos elementos de risco: N, P e L [4].

3.6.1 Avaliação de ND

Para o cálculo do número de eventos perigosos ND, será necessário utilizar a

seguinte fórmula (22) e observar em um mapa o índice de densidade de descargas

atmosféricas para o solo (NG) na região em que a estrutura se localiza como se pode ver na

Fig. 17 [4]: 610**AD* CDNGND (22)

Onde:

ND: Número de eventos perigosos;

NG: Densidade de descargas para o solo;

AD: Área de exposição equivalente; e

CD: Fator de localização da estrutura.

44

Fig. 17 – Mapa de Densidade de Raios no Brasil [1]

3.6.1.1 Área de Exposição

Para poder calcular a área de exposição AD, é necessário conhecer a estrutura e

saber se ela é uma estrutura retangular, como na Fig. 18, calculada pela fórmula (23) ou uma

estrutura com formato complexo, tal qual a Fig. 19, calculado pela fórmula (24) [4].

)²*3(*)(*)*3(*2* HWLHWLAD (23)

)²*3(*' HpAD (24)

Onde

L: comprimento (m);

W: largura (m);

H: altura (m); e

Hp: altura da saliência.

45

Fig. 18 – Estrutura Retangular [4]

Fig. 19 – Estrutura Complexa [4]

3.6.1.2 Localização Relativa da Estrutura

A localização relativa da estrutura se dá pelo local onde a mesma se encontra e ter

seu fator de multiplicação dado pela Tab. 18 [4].

Tab. 18 – Localização relativa da estrutura [4]

Localização Relativa CD

Estrutura cercada por objetos mais altos 0,25

Estrutura cercada por objetos da mesma altura ou mais baixa 0,5

Estrutura isolada: nenhum outro objeto nas vizinhanças 1

Estrutura isolada no topo de uma colina ou monte 2

46

3.6.2 Avaliação de NL.

A avaliação do número médio anual de eventos perigosos NL devido a descargas

nas linhas é dada pela fórmula (25). [4] 610***** CTCECLAlNGNL (25)

Onde

NL: o número de sobretensões de amplitude não inferior a 1 KV (1/ano) na seção da linha

NG: é a densidade de descarga atmosférica para a terra (1/Km² x ano)

AL: é a área de exposição equivalente de descarga que atingem a linha, expressa em metro

quadrado (m²), dado pela seguinte fórmula (26).

CL: é o fator de instalação da linha (ver Tab. 19).

CT: é o fator do tipo de linha (ver Tab. 20).

CE: é o fator ambiental (ver Tab. 21).

Com área de exposição equivalente para a linha:

LLAL *40 (26)

Onde

LL:é o comprimento da seção da linha, expresso em metros (m).

Onde o comprimento da seção da linha é desconhecido, pode ser assumido LL = 1000 m.

Tab. 19 – Fator de instalação da linha CL [4]

Roteamento CL

Aéreo 1

Enterrado 0,5

Cabos enterrados instalados completamente dentro de uma malha de aterramento 0,01

Tab. 20 – Fator de Tipo de Linha CT [4]

Instalação CT

Linha de energia em BT, telecomunicação ou dados. 1

Linha de energia em AT (com transformador AT/BT) 0,2

47

Tab. 21 – Fator Ambiental CE [4]

Ambiente CE

Rural 1

Suburbano 0,5

Urbano 0,1

Urbano com edifícios mais altos que 20 m. 0,01

3.6.3 Avaliação de NDJ.

A avaliação do número de eventos perigosos para um estrutura adjacente é dada

pela seguinte fórmula (27) [4]. 610**** CTCDJADJNGNDJ (27)

Onde

NG é a densidade de descargas atmosféricas para a terra (1/km2 × ano);

ADJ é a área de exposição equivalente da estrutura adjacente, expressa em metro quadrado

(m2);

CDJ é o fator de localização da estrutura adjacente (ver Tab. 18); e

CT é o fator tipo de linha (ver Tab. 20).

3.6.4 Avaliação de NI.

A avaliação do número médio anual de eventos perigosos NI devido a descargas

perto das linhas é dada pela fórmula (28) [4]. 610***** CTCECLALNGNI (28)

Onde

NI: o número de sobretensões de amplitude não inferior a 1 KV (1/ano) na seção da linha.

3.6.5 Avaliação de PX.

A probabilidade de dano à estrutura Px deve ser o resultado da combinação de

probabilidades parciais referentes a cada componente de risco [4].

48

3.6.5.1 Probabilidade PA

É a probabilidade que uma descarga atmosférica apresenta de, quando atingir uma

estrutura, causar ferimentos a seres vivos por meio de choque elétrico, dada pela fórmula (29).

PBPTAPA * (29)

Onde

PTA : depende das medidas de proteção adicionais contra tensões de toque e passo, como as

listadas na Tab. 22; e

PB : depende do nível de proteção contra descargas atmosféricas (NP) para o qual o SPDA

foi projetado. Os valores de PB são obtidos na Tab. 23.

Tab. 22 – Valores de probabilidade PTA de uma descarga a uma estrutura causar choque a seres vivos devido a

tensões de toque e de passo perigosas [4] Medida de proteção adicional PTA

Nenhuma medida de proteção 1

Avisos de alerta 10-1

Isolação elétrica (por exemplo, de pelo menos 3 mm de polietileno reticulado) das

partes expostas (por exemplo, condutores de descida) 10-2

Equipotencialização efetiva do solo 10-2

Restrições físicas ou estrutura do edifício utilizada como subsistema de descida 0

3.6.5.2 Probabilidade PB

É a probabilidade que uma descarga atmosférica tem de, quando atingir uma

estrutura, causar danos físicos. Tais valores são obtidos a partir da Tab. 21 [4].

Tab. 23 – Valores de probabilidade PB dependendo das medidas de proteção para reduzir danos físicos [4]

Característica da estrutura Classe do

SPDA PB

Estrutura não protegida por SPDA - 1

Estrutura protegida por SPDA

IV 0,2

III 0,1

II 0,05

I 0,02

49

Estrutura com subsistema de captação conforme SPDA classe I e uma estrutura

metálica contínua ou de concreto armado atuando como um subsistema de descida

natural

0,01

Estrutura com cobertura metálica e um subsistema de captação, possivelmente

incluindo componentes naturais, com proteção completa de qualquer instalação na

cobertura contra descargas diretas e uma estrutura metálica contínua ou de concreto

armado atuando como um subsistema de descida natural.

0,001

3.6.5.3 Probabilidade PC

É a probabilidade que uma descarga atmosférica apresenta de, quando atingir uma

estrutura, causar falhas aos sistemas internos, dada pela fórmula (30) [4; 5].

CLDPSPDPC * (30)

Onde

PSPD: depende do sistema coordenado de DPS e do nível de proteção contra descargas

atmosféricas (NP) para o qual os DPS foram projetados. Valores de PSPD são dados conforme

Tab. 24; e

CLD: é um fator que depende das condições da blindagem, aterramento e isolamento da linha à

qual o sistema interno está conectado. Estes valores são dados conforme Tab. 25.

Tab. 24 – valores de probabilidade de PSPD em função do NP para o qual os DPS foram projetados [4]

NP PSPD

Nenhum sistema de DPS coordenado 1

III-IV 0,05

II 0,02

I 0,01

NOTA 2 0,005 – 0,001

Tab. 25 – valores dos fatores CLD e CLI dependendo das condições de blindagem aterramento e isolamento [4]

Tipo de linha externa Conexão na estrada CLD CLI

Linha aérea não blindada Indefinida 1 1

Linha enterrada não blindada Indefinida 1 1

Linha de energia com neutro

multiaterrado Nenhuma 1 0,2

Linha enterrada blindada (energia

ou telecomunicações)

Blindagem não interligada ao mesmo barramento

de equipotencialização que o equipamento 1 0,3

50

Linha aérea blindada (energia ou

telecomunicações)

Blindagem não interligada ao mesmo barramento

de equipotencialização que o equipamento 1 0,1

Linha enterrada blindada (energia

ou telecomunicações)

Blindagem interligada ao mesmo barramento de

equipotencialização que o equipamento 1 0

Linha aérea blindada (energia ou

telecomunicações)



Cabo protegido contra descargas

atmosféricas ou cabeamento em

dutos para cabos protegido contra

descargas atmosféricas, eletrodutos

metálicos ou tubos metálicos.



(Nenhuma linha externa) Sem conexões com linhas (sistemas

independentes) 0 0

Qualquer tipo Interfaces isolantes de acordo com PN 03:064,

10-100/4 0 0

3.6.5.4 Probabilidade PM

É a probabilidade que uma descarga atmosférica tem de, quando ela cair próxima

a uma estrutura, causar falhas aos sistemas internos, dada pela fórmula (31) [4].

PMSPSPDPM * (31)

Os valores de PMS são obtidos através da fórmula (32).

)²4*3*2*1( KsKsKsKsPMS (32)

Onde

1Ks : leva em consideração a eficiência da blindagem por malha da estrutura, SPDA ou outra

blindagem na interface ZPR 0/1, dada pela fórmula (33);

2Ks : leva em consideração a eficiência da blindagem por malha de blindagem interna a

estrutura ZPR X/Y (X0, Y1), dada pela fórmula (34);

3Ks : leva em consideração as características da fiação interna (Ver Tab. 26); e

4Ks : leva em consideração a tensão suportável de impulso do sistema a ser protegido.

1*12,01 WmKs (33)

2*12,02 WmKs (34)

51

Onde 1Wm (m) e 2Wm (m) são as larguras da blindagem em forma de grade, ou dos

condutores de descida do SPDA tipo malha ou o espaçamento entre as colunas metálicas da

estrutura, ou o espaçamento entre as estruturas de concreto armado atuando como um SPDA

natural. Para blindagens metálicas contínuas com espessura não inferior a 0,1 mm,

1Ks = 2Ks = 10-4.

Tab. 26 – valor do fator 3Ks dependendo da fiação interna [4]

Tipo de fiação interna 3Ks

Cabo não blindado – sem preocupação no roteamento no

sentido de evitar laços a 1

Cabo não blindado – preocupação no roteamento no sentido

de evitar grandes laços b 0,2

Cabo não blindado – preocupação no roteamento no sentido

de evitar laços c 0,01

Cabos blindados e cabos instalados em eletrodutos metálicos d 0,0001 a Condutores em laço com diferentes roteamentos em grandes edifícios (área do laço da ordem de 50 m2). b Condutores em laço roteados em um mesmo eletroduto ou condutores em laço com diferentes

roteamentos em edifícios pequenos (área do laço da ordem de 10 m2). c Condutores em laço roteados em um mesmo cabo (área do laço da ordem de 0,5 m2). d Blindados e eletrodutos metálicos interligados a um barramento de equipotencialização em ambas as

extremidades e equipamentos estão conectados no mesmo barramento equipotencialização.

O fator 4Ks é dado pela seguinte fórmula (35):

UwKs /14 (35)

Onde

Uw : é a tensão suportável nominal de impulso do sistema a ser protegido, expressa em

quilovolts (KV).

3.6.5.5 Probabilidade PU

É a probabilidade de uma descarga atmosférica, quando atingir uma linha, causar

ferimentos a seres vivos por choque elétrico, dada pela fórmula (36) [4; 5].

CLDPLDPEBPTUPU *** (36)

52

Onde

PTU: depende das medidas de proteção contra tensões de toque, como restrições físicas ou

avisos visíveis de alerta. Valores de PTU são dados na Tab. 27;

PEB: depende das ligações equipotenciais para descargas (EB) e do nível de proteção contra

descargas atmosféricas (NP) para o qual o DPS foi projetado. Valores de PEB são dados na

Tab. 28;

PLD: é a probabilidade de falha de sistemas internos devido a uma descarga na linha

conectada, dependendo das características da linha. Valores de PLD são dados na Tab. 29; e

CLD: é um fator que depende da blindagem, do aterramento e das condições da isolação da

linha. Valores de CLD são dados na Tab. 25.

Tab. 27 – Valores da probabilidade PTU de uma descarga em uma linha que adentre a estrutura causar choque a

seres vivos devido a tensões de toque perigosas [4]

Medida de proteção PTU

Nenhuma medida de proteção 1

Avisos visíveis de alerta 10-1

Isolação elétrica 10-2

Restrições físicas 0

Tab. 28 – Valor da profundidade PEB em função do NP para o qual os DPS foram projetados [4]

NP PEB

Sem DPS 1

III-IV 0,05

II 0,02

I 0,01

NOTA 3 0,005 – 0,001

Tab. 29 – Valores da probabilidade PLD dependem da resistência Rs da blindagem do cabo e da tensão suportável

de impulso Uw do equipamento [4]

Tipo da linha Condições do roteamento, blindagem e

interligação.

Tensão suportável Uw em KV

1 1,5 2,5 4 6

Linhas de energia

ou

telecomunicações

Linha aérea ou enterrada, não blindada ou com a

blindagem não interligada ao mesmo barramento de

equipotencialização do equipamento.

1 1 1 1 1

Blindada aérea ou 5 /Km < RS 1 1 0,95 0,9 0,8

53

enterrada cuja blindagem

é ligada ao mesmo

barramento de

equipotencialização do

equipamento.

1 /Km < RS ≤

5 /Km 0,9 0,8 0,6 0,3 0,1

RS ≤ 1 /Km 0,6 0,4 0,2 0,04 0,02

3.6.5.6 Probabilidade PV

É a probabilidade de uma descarga atmosférica, ao atingir uma linha, causar danos

físicos, dada pela fórmula (37). [4; 5]

CLDPLDPEBPV ** (37)

Onde

PEB: depende das ligações equipotenciais para descargas (EB) e do nível de proteção contra

descargas atmosféricas (NP) para o qual o DPS foi projetado. Valores de PEB são dados na

Tab. 28;

PLD: é a probabilidade de falha de sistemas internos devido a uma descarga na linha

conectada, dependendo das características da linha. Valores de PLD são dados na Tab. 29; e



3.6.5.7 Probabilidade PW

É a probabilidade de uma descarga atmosférica, quando atingir uma linha, causar

falhas de sistema interno, dada pela fórmula (38) [4].

CLDPLDPSPDPW ** (38)

Onde



Tab. 24;

PLD: é a probabilidade de falha de sistemas internos devido a uma descarga na linha conectada

dependendo das características da linha. Valores de PLD são dados na Tab. 29; e



54

3.6.5.8 Probabilidade PZ

É a probabilidade de uma descarga atmosférica, ao cair próxima de uma linha,

entrar na estrutura e causar falha dos sistemas internos, dada pela fórmula (39) [4; 5].

CLIPLIPSPDPz ** (39)

Onde



Tab. 24;

PLI: é a probabilidade de falha de sistema interno devido a uma descarga perto da linha

conectada dependendo das características da linha e dos equipamentos. Valores de PLI são

dados pela Tab. 30; e

CLI: é um fator que depende das condições da blindagem, do aterramento e da isolação da

linha. Valores de CLI são dados pela Tab.25.

Tab. 30 – Valores da probabilidade PLI dependendo do tipo da linha e da tensão suportável de impulso UW dos

equipamentos [4]

Tipo de linha Tensão suportável UW em KV

1 1,5 2,5 4 6

Linhas de energia 1 0,6 0,3 0,16 0,1

Linha de TLC 1 0,5 0,2 0,08 0,04

3.6.6 Avaliação de LX.

A perda Lx é a probabilidade de pessoas feridas e bens danificados dentro do

tempo relativo de exposição aos efeitos dos raios e também a perda correspondente a fontes

particulares de danos [4].

O valor de perda Lx varia com o tipo de perda considerada:

a) L1 (perda de vida humana, incluindo ferimento permanente): o número de

pessoas em perigo (vítimas);

b) L2 (perda de serviço público): o número de usuários não servidos;

c) L3 (perda de patrimônio cultural): o valor econômico em perigo da estrutura e

conteúdo;

55

d) L4 (perda de valores econômicos): o valor econômico em perigo de animais, a

estrutura (incluindo suas atividades), o conteúdo e sistemas internos.

A perda Lx deverá ser determinada para cada zona da estrutura na qual foi

dividida.

3.6.6.1 Perda de vida humana L1

Para se determinar o valor de Lx cada zona pode ser determinada de acordo com a

Tab. 31, considerando que [4]:

a) A perda de vida humana é afetada pelas características da zona. Estas são

levadas em conta pelos fatores de aumento (hz) e diminuição (rt, rp, rf):

b) O valor máximo da perda em uma zona pode ser reduzido pela relação entre o

número de pessoas na zona (nz) versus o número total de pessoas (nt) na

estrutura inteira;

c) O tempo em horas por ano durante o qual as pessoas estão presentes na zona (tz),

se este for menor que um total de 8 760 h de um ano, também irá reduzir a

perda.

Tab. 31 – tipo de perda L1: Valores de perda para cada zona. [4]

Tipo de dano Perda típica Equação

D1 8760/*/** tzntnzLtrtLA (40)

D1 8760/*/** tzntnzLtrtLU (41)

D2 8760/*/**** tzntnzLfhzrfrpLvLB (42)

D3 8760/*/* tzntnzLoLzLwLmLc (43)

Onde

LT: é o número médio típico de vítimas feridas por choque elétrico (D1) devido a um evento

perigoso (ver Tab. 32);

LF: é número relativo médio típico de vítimas por danos físicos (D2) devido a um evento

perigoso (ver Tab. 32);

LO: é número relativo médio típico de vítimas por falha de sistemas internos (D3) devido a um

evento perigoso (ver Tab. 32);

56

rt: é um fator de redução da perda de vida humana dependendo do tipo do solo ou piso (ver

Tab. 33);

rp: é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo das providências

tomadas para reduzir as consequências do incêndio (ver Tab. 34);

rf: é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo do risco de incêndio ou

do risco de explosão da estrutura (ver Tab. 35);

hz: é um fator de aumento da perda devido a danos físicos quando um perigo especial estiver

presente (ver Tab. 36);

nz: é o número de pessoas na zona;

nt: é o número total de pessoas na estrutura; e

tz: é o tempo, durante o qual as pessoas estão presentes na zona, expresso em horas por ano.

Tab. 32 – tipo de perda L1: valores médios típicos de LT, LF, e LO. [4]

Tipo de danos Valor de perda típico Tipo da estrutura

D1

Ferimentos LT 10-2 Todos os tipos

D2

Danos físicos LF

10-1 Risco de explosão

10-1 Hospital, hotel, escola, edifício cívico.

5 x 10-2 Entretenimento público, igreja, museu.

2 x 10-2 Industrial, comercial

10-2 Outros

D3

Falhas de sistemas

internos

LO


10-2 Unidade de terapia intensiva e bloco

Cirúrgico de hospital

10-3 Outras partes de hospital

Quando o dano à estrutura devido às descargas envolver estruturas nas redondezas ou

o meio ambiente (por exemplo, emissões químicas ou radioativas), perdas adicionais (LE),

dadas pela fórmula (44), podem ser consideradas para avaliar a perda total (LFT), o que é

calculado pela fórmula (45):

LELFLFT (45)

57

Onde

8760/* teLEFLE (44)

LFE sendo a perda devido a danos físicos fora da estrutura; e

te sendo o tempo da presença de pessoas nos lugares perigosos fora da estrutura.

Se valores de LFE e te forem desconhecidos, recomenda-se que LFE e te/8 760 = 1 sejam

assumidos.

Tab. 33 – Fator de redução rt em função do tipo da superfície do solo ou piso [4]

Tipo de superfície b Resistência de contato

K a rt

Agricultura, concreto ≤ 1 10-2

Mármore, cerâmica 1 – 10 10-3

Cascalho, tapete, carpete 10 – 100 10-4

Asfalto, linóleo, madeira ≥ 100 10-5

a Valores medidos entre um eletrodo de 400 cm2 comprimido com uma força uniforme de 500 N e um

ponto considerado no infinito. b Uma camada de material isolante, por exemplo, asfalto, de 5 cm de espessura (ou uma camada de

cascalho de 15 cm de espessura) geralmente reduz o perigo a um nível tolerável.

Tab. 34 – Fator de redução rp em função das providências tomadas para reduzir as consequências de um incêndio

[4]

Providências rp

Nenhuma providência 1

Uma das seguintes providências: extintores, instalações fixas operadas manualmente.

Instalações de alarme manuais, hidrantes, compartimentos à prova de fogo, rotas de

escape.

0,5

Uma das seguintes providências: instalações fixas operadas automaticamente,

instalações de alarme automático a 0,2

a Somente se protegidas contra sobretensões e outros danos e se os bombeiros puderem chegar em menos

de 10 min.

Se mais de uma providência tiver sido tomada, recomenda-se que o valor de rp

seja tomado com o menor dos valores relevantes.

Em estruturas com risco de explosão, rp = 1 para todos os casos.

58

Tab. 35 – Fator de redução rf em função do risco de incêndio ou explosão na estrutura [4]

Risco Quantidade

de risco rf

Explosão

Zonas 0, 20

e explosivos

sólidos

1

Zonas 1, 21 10-1

Zonas 2, 22 10-3

Incêndio

Alto 10-1

Normal 10-2

Baixo 10-3

Explosão ou

incêndio Nenhum 0

Tab. 36 – Fator hz aumentando a quantidade relativa de perda na presença de um perigo especial [4]

Tipo de perigo especial hz

Sem perigo especial 1

Baixo nível de pânico (por exemplo, uma estrutura limitada a dois andares e número

de pessoas não superior a 100) 2

Nível médio de pânico (por exemplo, estruturas designadas para eventos culturais

ou esportivos com um número de participantes entre 100 e 1 000 pessoas)

5

Dificuldade de evacuação (por exemplo, estrutura com pessoas imobilizadas,

hospitais)

5

Alto nível de pânico (por exemplo, estruturas designadas para eventos culturais ou

esportivos com um número de participantes maior que 1 000 pessoas)

10

3.6.6.2 Perda inaceitável de serviço público L2

Para se determinar o valor de Lx em cada zona pode-se determinar de acordo com

a Tab. 37, considerando que [4]:

a) Perda de serviço público é afetada pelas características da zona da estrutura.

Essas levam em consideração os fatores de redução (rp, rf);

b) O valor máximo de perda devido a dano na zona deve ser reduzido pela relação

entre o número de usuários servidos (nz) versus o número total de usuários (nt)

servidos pela estrutura inteira.

59

Tab. 37 – Tipo de perda L2: valores de perda para cada zona [4]

Tipo de dano Perda típica Equação

D2 ntnzLfrfrpLvLB /*** (46)

D3 ntnzLolzLwLmLc /* (47)

Onde:

LF: é o número relativo médio típico de usuários não servidos, resultante do dano físico (D2)

devido a um evento perigoso (ver Tab. 38);

LO: é o número relativo médio típico de usuários não servidos, resultante da falha de sistemas

internos (D3) devido a um evento perigoso (ver Tab. 38);

Rp: é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo das providências

tomadas para reduzir as consequências de incêndio (ver Tab. 34);

Rf: é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo do risco de incêndio

(ver Tab. 35);

Nz: é o número de usuários servidos pela zona; e

NT: é o número total de usuários servidos pela estrutura.

Tab. 38 – Tipo de perda L2: valores médios típicos de LF e LO [4]

Tipo de dano Valor de perda

Típica Tipo de serviço

D2

danos físicos LF

10-1 Gás, água, fornecimento de energia.

10-2 TV, linhas de telecomunicação.

D3

falhas de sistema

interno

LO

10-2 Gás, água, fornecimento de energia.

10-3 TV, linhas de telecomunicação.

3.6.6.3 Perda inaceitável de patrimônio cultural L3

Para se determinar o valor de Lx em cada zona, pode-se determinar de acordo com


60

a) A perda de patrimônio cultural é afetada pelas características da zona. Essas

levam em consideração os fatores de redução ( rp, rf);

b) O valor máximo da perda devido a danos na zona deve ser reduzido pela relação

entre o valor da zona (cz) versus o valor total (ct) da estrutura completa.

Tab. 39 – tipo de perda L3: Valores de perda para cada zona [4]

Tipo de dano Valor típico da perda Equação

D2

danos físicos ctczLFrfrpLvLB /*** (48)

Onde

LF é o valor relativo médio típico de todos os valores atingidos pelos danos físicos (D2)


Rp: é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo das providências


Rf: é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo do risco de incêndio

(ver Tab. 35);

Cz: é o valor do patrimônio cultural na zona; e

Ct: é o valor total da edificação e conteúdo da estrutura (soma de todas as zonas).

Tab. 40 – Tipo de perda L3: valor médio típico de LF [4]

Tipo de dano Valor típico de

perda Tipo de estrutura ou zona

D2

danos físicos LF 10-1 Museus, galerias

3.6.6.4 Perda econômica L4

Para se determinar o valor de Lx em cada zona, pode-se determinar de acordo com


a) Perda de valores econômicos é afetada pelas características da zona. Estas levam

em consideração os fatores de redução (rt, rp, rf);

b) O valor máximo da perda devido a danos na zona deve ser reduzido pela relação

entre o valor relevante na zona versus o valor total (ct) da estrutura completa

61

(animais, edificação, conteúdo e sistemas internos, incluindo suas atividades). O

valor relevante da zona depende do tipo de dano:

- D1 (ferimentos de animais devido a choque): ca (somente valor de animais);

- D2 (danos físicos): ca + cb + cc + cs (total de todos valores);

- D3 (falha de sistemas internos): cs (valor dos sistemas internos e suas atividades).

Tab. 41 – Tipo de perda L4: valores de perda de cada zona [4]

Tipo de danos Perda típica Equação

D1 CtCaLtrtLa /** (49)

D1 CtCaLtrtLU /** (50)

D2 CtCsCcCbCaLfrfrpLVLB /)(*** (51)

D3 CtCsLoLzLwLmLc / (52)

Onde

LT: é o valor relativo médio típico de todos os valores danificados por choque elétrico (D1)

devido a um evento perigoso (ver Tab.42);

LF: é o valor relativo médio típico de todos os valores atingidos pelos danos físicos (D2)


LO: é o valor relativo médio típico de todos os valores danificados pela falha de sistemas

internos (D3) devido a um evento perigoso (ver Tab. 42);

rt: é um fator de redução da perda de animais dependendo do tipo do solo ou piso (ver Tab.

33);

rp: é um fator de redução da perda devido a danos físicos, dependendo das providências


rf: é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo do risco de incêndio ou

do risco de explosão na estrutura (ver Tab. 35);

ca: é o valor dos animais na zona;

cb: é o valor da edificação relevante à zona;

62

cc: é o valor do conteúdo da zona;

cs: é o valor dos sistemas internos incluindo suas atividades na zona; e

ct: é o valor total da estrutura (soma de todas as zonas para animais, edificação, conteúdo e

sistemas internos, incluindo suas atividades).

Tab. 42 – Tipo de perda L4: valores médios típicos de LT, LF e LO.[4]

Tipo de danos Valor de

perda típico Tipo de estrutura

D1

ferimento devido

a choque

LT 10-2 Todos os tipos onde somente animais estão presentes

D2

danos físicos LF

1 Risco de explosão

0,5 Hospital, indústria, museu, agricultura

0,2 Hotel, escola, escritório, igreja, entretenimento público,

comercial

10-1 Outros

D3

falha de sistemas

internos

LO


10-2 Hospital, indústria, museu, agricultura

10-3 Hotel, escola, escritório, igreja, entretenimento público,

comercial

10-4 Outros

Nas estruturas onde existe um risco de explosão, os valores para LF e LO podem

necessitar de uma avaliação mais detalhada, na qual considerações do tipo de estrutura, o

risco de explosão, o conceito de zona de áreas perigosas e as medidas para determinar o risco

etc. são endereçados.

Quando um dano a estrutura devido às descargas atmosféricas envolve as estruturas

nas vizinhanças ou o meio ambiente (por exemplo, emissões químicas ou radioativas), perdas

adicionais (LE) devem ser levadas em consideração para avaliar a perda total ( LFT):

LELFLFT (43)

Onde

LE = LFE × ce / ct

LFE é a perda devido a danos físicos for a da estrutura; e

63

ce é o total dos valores em perigo localizados fora da estrutura.

Se o valor de LFE for desconhecido, LFE = 1 pode ser assumido.

3.7 MEDIDAS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS

Em relação as alterações feitas na NBR 5419/2015, o assunto que trata as medidas

de proteção contra surtos, foi uma das partes que mais sofreu mudanças, sendo seu conteúdo

contemplado exclusivamente na parte 4 da NBR.

Sistemas elétricos e eletrônicos estão sujeitos a danos devido aos impulsos

eletromagnéticos causados pelas descargas atmosféricas, conhecidas como LEMP. Para evitar

estes danos nos sistemas internos é necessária a instalação de medidas de proteção contra

surtos, conhecidas na NBR 5419/2015 como MPS (Medidas de Proteção Contra Surto) [6].

As medidas de proteção internas contra LEMP são divididas em zonas de proteção

contra raios (ZPR). Estas zonas são teoricamente associadas à parte do espaço onde a

severidade do LEMP é compatível com a suportabilidade dos sistemas internos existentes.

A Fig. 20 ilustra as zonas de proteção e os dispositivos que serão utilizados para a

proteção [6].

Fig. 20 – Zonas de Proteção [6]

64

A zona ZPR 0 é a zona de proteção dada pelo SPDA externo, ou seja, o SPDA

instalado dará a proteção necessária.

As ZPR 1 e ZPR 2 são as zonas de proteção internamente que tem como medidas

de proteção a equipotencialização e a instalação de dispositivo contra surto (DPS).

As fronteiras de ZPR 1 e ZPR 2, são fronteiras que determinam que dentro de uma

região todos os equipamentos ali instalados deverão estar no mesmo potencial.

A linha de telecomunicação, linha de energia elétrica e sistema de antena que

entram diretamente nas zonas de proteção, estas deverão conter medidas de proteção por meio

da equipotencialização e também por meio da instalação de DPS [6].

Linha de tubulação de agua, mastro ou guarda-corpo que entram diretamente nas

zonas de proteção, estas deverão conter dispositivo de proteção por meio da

equipotencialização.

3.8 PROJETO MPS

O projeto de medidas de proteção contra surtos (MPS) é essencial para proteção

de equipamentos eletroeletrônicos contra surtos e campos eletromagnéticos gerados pela

incidência de uma descarga atmosférica [6].

As zonas de proteção são caracterizadas por significativas mudanças na

severidade no LEMP, a Fig. 21 detalha as medidas de proteção empregadas na fronteira de

uma ZPR.

Fig. 21 – Medidas de Proteção [6]

65

Na fronteira da ZPR 0 para a ZPR1 é instalado medidas de proteção como DPS e

também feito a equipotencialização principal, ou seja, todas as massas estruturais, condutores

metálicos de linha de energia e de sinal, que entram e saem da edificação devem estar ligados

a barra de equipotencialização. Esta barra devera ser projeta para ficar o mais próximo

possível do equipamento de proteção geral das instalações [6].

Já a fronteira entre a ZPR 1 e a ZPR 2 é instalado medidas de proteção como DPS

e também é feito a equipotencialização local, os elementos interligados estão em uma

determinada região da edificação.

3.8.1 MPS Básicas

As medidas básicas contra LEMP incluem os seguintes itens [6]:

a) Aterramento e equipotencialização: responsáveis por conduzir as correntes da

descarga atmosférica diretamente para o solo e por diminuir as diferenças de

potencial, reduzindo o campo magnético;

b) Blindagem magnética e roteamento das linhas: assim como mencionado

anteriormente, a blindagem é de extrema importância porque limita os surtos que

vão fluir de uma zona mais externa para uma mais interna;

c) Coordenação de DPS: a instalação de dispositivos de proteção contra surtos

diminui os efeitos provocados por eles;

d) Interfaces isolantes: essa medida é responsável por diminuir os efeitos em linhas

que entram nas zonas de proteção geradas pelos surtos.

3.8.1.1 Aterramento e equipotencialização

O sistema de aterramento conduz e dispersa as correntes da descarga atmosférica

para o solo. A rede de equipotencialização minimiza as diferenças de potencial e pode reduzir

o campo magnético.

A Fig. 22 mostra o sistema de aterramento em forma de anel ao redor da estrutura

e também todo sistema natural de descida interligado, esta interligação é necessária para ter

uma equipotencialização do sistema evitando assim diferença de potencial. Esta

equipotencialização permite à blindagem e a proteção da estrutura [6].

66

Fig. 22 – Sistema Aterramento Forma de Anel [6]

Em um conjunto de edificação, todas as partes presentes deverão estar aterradas,

interligadas e equipotencializadas pela mesma malha de aterramento, evitando assim a

diferença de potencial, dando uma maior proteção ao sistema [6].

A equipotencialização das partes condutoras em sistemas internos é feito através

de duas configurações conforme Fig. 23.

Fig. 23 – Equipotencialização Sistema Interno [6]

A primeira configuração é em estrela (S), ou seja, todos os equipamentos deverão

conter condutores de equipotencialização, sendo que os mesmo deverão ser levados ao ponto

de conexão para que se possa fazer a interligação da equipotencialização.

67

A segunda configuração é em malha (M), ou seja, um equipamento é interligado a

outro equipamento por um condutor de equipotencialização, tornando-se assim uma malha

onde todos os equipamentos estarão equipotencializados.

As configurações (SS) e (MM) mostram como ficarão equipotencializados os dois

sistemas, sendo que a configuração (SS) será em um único ponto de interligação e na

configuração (MM) todos os equipamentos serão interligados com a barra de

equipotencialização [6].

3.8.1.2 Barra de Equipotencialização

As barras de equipotencialização devem ser instaladas para redução de tensão

entre:

a) Todos os condutores de serviços que adentram uma ZPR;

b) O condutor de proteção;

c) Componentes metálicos dos sistemas internos (por exemplo, gabinetes,

invólucros, racks);

d) A blindagem magnética da ZPR na periferia e dentro da estrutura.

Os materiais, dimensões e condições de utilização para uma boa

equipotencialização são apresentados na Tab. 43 [6].

Tab. 43 – Materiais Equipotencialização [6]

Componentes da equipotencialização Materiala Seção transversalb mm²

Barras de equipotencialização (cobre, aço cobreado ou

galvanizado)

Cu

Fe

50

50

Condutores para conexão de barras de equipotencialização

para o subsistema de aterramento.

Cu

Fe

50

80

Condutores para conexão entre barras de

equipotencialização.

Cu

Al

Fe

16

25

50

Condutores para conexão de partes metálicas internas da

instalação para as barras de equipotencialização

Cu

Al

Fe

6

10

16

Condutores de aterramento para os DPS

(conduzindo a totalidade ou parte

significativa da corrente da descarga

atmosférica)

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Outros DPSd

Cu

16

6

1

1

68

a Outros materiais utilizados devem ter seção transversal assegurando resistência mecânica e

condutância equivalentes. b Retirado pela CE. c Para DPS usados em aplicações de energia, informações adicionais de condutores para conexão são

fornecidas em ABNT NBR 5410:2004, 6.3.5. d incluindo DPS usados em sistemas de sinal. e A barra de equipotencialização deve ser constituída de uma barra chata de cobre nu, de largura maior

ou igual a 25 mm, espessura maior ou igual a 3 mm e comprimento suficiente para suportar o numero

de conexões.

3.8.1.3 Blindagem, roteamento de linhas e interfaces isolantes.

A blindagem magnética pode reduzir o campo magnético assim como a

intensidade dos surtos induzidos internamente. O roteamento de linhas também pode reduzir a

intensidade dos surtos induzidos internamente [6].

Uma blindagem espacial define zonas protegidas que podem cobrir toda estrutura,

uma parte dela, um cômodo ou apenas o gabinete do equipamento. Estas blindagens podem

ser em forma de grade, blindagens metálicas continuas ou compreender os componentes

naturais da própria estrutura.

Blindagens espaciais são aconselháveis onde for mais prático e útil, ou seja, ela

não é obrigatória, ela é aconselhável para minimizar os danos D3que são os danos provocados

por falhas dos sistemas internos devido ao LEMP, proteger uma zona especifica da estrutura

em vez de várias partes do equipamento.

Na Fig. 24 é possível observar alguns tipos de blindagens utilizadas nas estruturas

e na Tab. 44 é possível observar a corrente máxima que cada tipo de blindagem pode suportar

[6].

Fig. 24 – Tipos de Blindagem [6]

69

Tab. 44 – Corrente Máxima Cada Tipo de Blindagem [6]

Tipos de

blindagens

L x W x H

m

Sa

m

H0/Máx

A/m

H1/MÁX

A/m

1 10 x 10 x 10 67 236 56

2 50 x 50 x 10 87 182 43

3 10 x 10 x 50 137 116 27

Um roteamento adequado das linhas internas minimiza os laços de indução e

reduz a criação de surtos de tensão dentro da estrutura.

A área do laço pode ser reduzida por rotear os cabos junto aos componentes

naturais da estrutura que foram aterrados ou por rotear juntas as linhas elétricas. Pode ainda

ser necessário distanciar as linhas de energia e linhas de sinal não blindadas para evitar

interferências.

Interfaces isolantes podem ser usadas para reduzir os efeitos da LEMP. A

proteção das interfaces contra sobre tensões, quando necessária pode ser alcançadas usando-se

DPS [6].

3.8.1.4 Instalação de DPS.

A instalação de um DPS como mostra a Fig. 25 é dividida por setores, ou seja, os

DPS de classe I que possuem uma corrente de surto maior são instalados no quadro geral, os

DPS de classe II com uma corrente de surto um pouco menor deve ser instalado nos quadros

de distribuição e os DPS classe III, estes devem ser instalados nas linhas metálicas, linhas de

telefone, linha de internet e ate nas tomada aonde os equipamentos serão ligados [6].

.

Fig. 25 – Instalação DPS [6]

70

4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Neste capítulo, será apresentado um estudo de caso sobre o sistema de proteção

contra descargas atmosféricas (SPDA), no qual serão utilizadas as aplicações descritas nos

capítulos anteriores, desenvolvidas para o edifício Residencial Colinas.

O desenvolvimento do projeto apresentado no Apêndice A teve como objetivo

principal a identificação da necessidade, ou não, da instalação de SPDA, comparando os

valores de risco calculados com valores de risco tolerável.

4.1 IDENTIFICAR A ESTRUTURA A SER PROTEGIDA

Conforme características do Edifício Residencial Colinas apresentado no item

2.19 deste trabalho, dados importantes como a sua localização, quantidade de pessoas que irão

residir neste local e o tipo da estrutura foram obtidos.

Estes dados são de suma importância, pois com isso é possível estabelecer os

danos, as perdas e os riscos a que essa estrutura está submetida e, posteriormente, calcular o

método mais eficaz na sua proteção.

4.2 IDENTIFICAR OS TIPOS DE PERDAS RELEVANTES À ESTRUTURA

Esta estrutura será classificada como uma edificação residencial, com riscos de

perda humana e sem risco de explosão.

Sabendo essas informações, é possível identificar primeiramente o risco em que

ela se enquadra conforme Tab. 13. Ou seja, tal estrutura possui somente o risco R1, risco de

perda de vida humana (incluindo ferimento permanente), [4].

A perda associada a essa estrutura será dada conforme a Tab. 15, ou seja, a

estrutura possui uma perda L1, perda de vida humana ou ferimentos permanentes.

Os danos causados por uma descarga atmosférica nesse tipo de estrutura,

conforme a Tab. 14, serão os três tipos de danos: D1, D2 e D3.

4.3 IDENTIFICAR E CALCULAR AS COMPONENTES DE RISCO

Após análise prévia da estrutura e a identificação dos riscos, perdas e danos em

que esta se enquadra, será necessário calcular os componentes de risco conforme visto no

capítulo anterior, observando a composição dos riscos detalhado na Tab. 17.

71

Esta estrutura possui somente o risco R1, risco de perda de vida humana

(incluindo ferimentos), fontes de danos S1 (descarga na estrutura) e S3 (descarga em uma

linha conectada à estrutura).

Então, conforme a Tab. 17, é necessário calcular os componentes de risco RA, RB,

RU e RV. Os outros componentes de risco não será necessário calcular, pois a mesma estrutura

não possui risco de explosão ou tampouco é um hospital ou patrimônio publico.

4.3.1 Calculo RA

Para poder calcular componente de risco RA será utilizada a seguinte fórmula (14).

LAPANDRA ** 42 10*1,0*1043,12 XRA

610243,1 XRA

Onde 610**AD* CDNGND ;

PBPTAPA * ; e

8760/*/** tzntnzLtrtLA .

4.3.1.1 Cálculo de ND

Utilizando a fórmula (22) e (23), consultando mapa isoceráunico Fig. 17 e

retirando dados das tabelas, é possível realizar o cálculo de ND.

610**AD* CDNGND 610*1*63,15543*8 ND

21043,12 XND

)²*3(*)(*)*3(*2* HWLHWLAD

)²64,20*3(*)39,86,18(*)64,20*3(*239,8*6,18 AD 263,15543 mAD

72

O valor de NG índice isoceráunico de densidade de descargas atmosféricas na

região de Armazém é igual a 8. [99]

O valor de CD é igual a 1 pois a localização relativa da estrutura é isolada, ou seja,

não há nenhum outro objeto na vizinhança com a sua altura, conforme Tab. 18.

4.3.1.2 Cálculo de PA

Para este cálculo, será utilizada a fórmula (28); retirando dados das tabelas é

possível realizar o cálculo de PA.

PBPTAPA *

. 1*1,0PA

1,0PA

Para o valor de PTA será considerada a estrutura nova e somente com aviso de

alerta para se evitar choque elétrico, ou seja, valor de PTA é 0,1, conforme Tab. 22.

Para o valor de PB a estrutura também será classificada como não protegida por

SPDA, sendo valor de PB igual a 1, conforme Tab. 23.

4.3.1.3 Cálculo de LA

O cálculo da perda típica LA é expresso pela fórmula (39); retirando dados das

tabelas é possível realizar o cálculo de LA.

8760/*/** tzntnzLtrtLA

8760/8760*24/24*10*10 13 LA 410LA

Para o valor de rt, sendo que a estrutura utiliza superfície de cerâmica, o valor de

rt é igual a 10-3, conforme Tab. 33.

O valor de LT será 10-1, pois conforme Tab. 32, esta edificação contém risco de

explosão por parte do sistema de gás.

O valor de nz é o número de usuários que será servido por esta estrutura, ou seja,

nz é igual a 24.

73

O valor de nt é o número máximo de usuários que estarão dentro do prédio durante

uma tempestade. Será considerado o valor total de pessoas, ou seja, nt é igual a 24.

O valor de tz é o tempo em que as pessoas estão dentro da estrutura, ou seja, como

este é um prédio residencial será considerado 8760 horas, que é o valor total de horas por ano.

4.3.2 Cálculo RB

Para poder calcular componente de risco RB, será utilizada a seguinte fórmula

(15).

LBPBNDRB ** 42 101*1*1043,12 XXRB

510243,1 XRB

Onde

ND já foi calculado no item 4.3.1.1;

PB já foi calculado no item 4.3.1.2; e

8760/*/**** tzntnzLfhzrfrpLvLB .

4.3.2.1 Cálculo de LB

O cálculo da perda típica LB é expressa pela fórmula (41); retirando dados das

tabelas é possível realizar o cálculo de LB.

8760/*/**** tzntnzLfhzrfrpLvLB

8760/8760*24/24*10*1*10*1 22 LvLB 4101 XLvLB

Para o valor de rp, por ser uma estrutura nova e não existir nenhuma providência

tomada para reduzir as consequência de incêndio, o valor de rp é igual a 1, conforme Tab. 34.

O valor de rf, ou seja, risco de incêndio para esta estrutura, será considerado risco

normal com o valor de rf igual a 10-2, como visto na Tab. 35.

O valor de hz, que é o tipo de perigo especial, neste caso será considerado sem

perigo especial, ou seja, valor de hz é igual a 1, conforme visto na Tab. 36.

74

O valor de LF para este caso será classificado com o valor de 10-2, outro tipo de

estruturas, assim como visto na Tab. 32.

Os valores de nz, nt e tz já foram estabelecidos no item 4.3.1.3.

4.3.3 Cálculo RU

O cálculo do risco RU será efetuado a partir da fórmula (18).

LUPUNDJNLRU **)( 53 10*1*)0106,1( xRU

8106,1 xRU

Onde 610***** CTCECLAlNGNL ;

610**** CTCDJADJNGNDJ ;

CLDPLDPEBPTUPU *** ; e

8760/*/** tzntnzLtrtLU .

4.3.3.1 Cálculo de NL

O cálculo do número médio anual de eventos perigosos NL será feito a partir da

seguinte fórmula (25) e (26), e de dados retirados das tabelas.

610***** CTCECLAlNGNL

610*1*1,0*5,0*4000*8 NL 3106,1 xNL

LLAL *40

100*40AL 24000mAL

O valor de NG foi calculado no item 4.3.1.1.

75

Na Tab. 19 é possível extrair o valor de CL, pois a estrutura em si possui a

instalação da linha enterrada, ou seja, valor de CL é igual a 0,5.

O valor de CE é verificado na Tab. 21 e, após a análise, é possível identificar que o

mesmo se localiza no ambiente urbano, logo seu valor é 0,1.

O fator de instalação da linha CT é verificado na Tab. 20, sendo que seu valor é 1.

4.3.3.2 Cálculo de NDJ

O cálculo para avaliação do número de eventos perigosos em uma estrutura

adjacente é dado pela seguinte fórmula (54). 610**** CTCDJADJNGNDJ

Como essa estrutura não possui estruturas adjacentes, o valor de NDJ será 0.

4.3.3.3 Cálculo de PU

Para o cálculo de PU, será utilizada a seguinte fórmula (36); retirando dados das

tabelas é possível realizar o cálculo de PU.

CLDPLDPEBPTUPU ***

1*1*1*1PU

1PU

O valor PTU é verificado na Tab. 27 e não se refere a nenhuma medida de proteção

instalada, com isso seu valor é 1.

Na Tab. 28 é possível verificar o valor de PEB, sendo que a estrutura não possui

nenhum DPS, o valor de PEB é igual a 1.

O valor do PLD é obtido através da Tab. 29. Sabendo que o prédio possui linhas de

energia e telecomunicação aterrado e não blindado, o valor de PLD será 1.

O valor de CLD obtido através da Tab. 25 identifica o valor 1 para linha enterrada

não blindada.

76

4.3.3.4 Cálculo de LU

Para o cálculo de PU, será utilizada a seguinte fórmula (41).

8760/*/** tzntnzLtrtLU

8760/8760*24/24*10*10 23 LU 510LU

Os valores de rt, LT, nz e nt já foram estabelecidos no item 4.3.1.3.

4.3.4 Cálculo RV

O cálculo dos componentes relativos a danos físicos RV será efetuado a partir da

fórmula (19).

LVPVNDJNLRV **)( 43 101*1*)0106,1( XXRV

7106,1 XRV

Onde

NL já estabelecido no item 4.3.3.1;

NDJ já estabelecido no item 4.3.3.2;

CLDPLDPEBPV ** ; e

LV = LB já estabelecido no item 4.3.2.1.

4.3.4.1 Cálculo de PV

Para o cálculo de PV, será utilizada a seguinte fórmula (37) e, retirando dados das

tabelas, é possível realizar o cálculo de PV.

CLDPLDPEBPV **

1*1*1PV

1PV

Os valores de PEB, PLD e CLD já foram estabelecidos no item 4.3.3.3.

77

4.4 CÁLCULO DO RISCO

Após calcular os valores da composição do risco nos subitens acima, será

calculado então o risco R1 definido para esta edificação pela seguinte fórmula (53).

RVRURBRAR 1 7856 106,1106,110243,110243,11 xxxxR

510385,11 xR

O risco tolerável para R1 seria conforme Tab. 13 igual a 10-5, ou seja, o risco R1

calculado para essa edificação está acima do risco tolerável.

Sendo assim, será necessário refazer os cálculos implementando métodos de

proteção adequados para que o mesmo fique abaixo do risco tolerável.

4.5 INSTALAÇÃO DE UM SPDA

Como foi visto no subitem anterior, o risco R1 ficou acima do risco tolerável,

tendo então que ser refeitos os cálculos, implementando um SPDA classe IV.

Para isto, os cálculos a serem alterados serão os das componentes RA e RB, sendo

que os outros componentes permanecerão com os mesmo valores, ou seja:

RU = 1,6x10-8

RV= 1,6x10-7

4.5.1 Cálculo RA com SPDA classe IV

Na componente RA o fator PA terá seu valor alterado, pois o valor de PB será agora

o de classe IV com o valor de 0,2 conforme Tab. 23.

Os valores de ND e LA permanecerão os mesmos.

Com isto, o valor de RA, que será calculado pelas seguintes fórmulas (29) e (14),

ficará da seguinte forma:

PBPTAPA * 2,0*1,0PA

02,0PA

78

LAPANDRA ** 42 10*02,0*1043,12 XRA

710486,2 XRA

4.5.2 Cálculo RB com SPDA classe IV

Neste componente, será alterado apenas o valor de PB, ou seja, somente sofrerá

alteração no resultado final o valor de RB.

Os valores de ND e LB permanecerão os mesmos.

LBPBNDRB ** 42 101*2,0*1043,12 XXRB

610486,2 XRB

4.6 CÁLCULO DE R1 COM INSTALAÇÃO SPDA CLASSE IV

Após refazer os cálculos dos componentes RA e RB, será feita novamente a soma

de todos os componentes de risco R1.

RVRURBRAR 1 7867 106,1106,110486,210486,21 xxxxR

510291,01 xR

Sendo assim, com a implantação de um sistema de proteção contra descarga

atmosférica (SPDA) classe IV, o risco R1 ficou abaixo do risco tolerável, ou seja, o edifício

Residencial Colinas está protegido do risco de perda de vida humana (incluindo ferimentos

permanentes).

79

4.7 ESCOLHA DO MÉTODO DE PROTEÇÃO

O método de proteção escolhido para o edifício Residencial Colinas, seguindo as

recomendações da norma [3], foi o método das malhas em conjunto com captores do tipo

Franklin, proporcionando uma maior proteção, como pode ser observado no Apêndice A.

4.8 SISTEMA DE CAPTAÇÃO

O sistema de captação implantado neste edifício foi o do método das malhas,

sendo que toda sua malha condutora funciona com captor artificial, material utilizado foi cabo

de cobre 35 mm² sendo o diâmetro de cada fio da cordoalha 2,5 mm², e para uma maior

proteção foi utilizado captores do tipo Franklin com 50 cm de altura interligada com

condutores da malha.

A distância entre os condutores da malha varia conforme a classe de proteção, ou

seja, como este edifício possui classe de proteção IV, os espaçamentos entre as malhas foram

de 20 m entre elas.

4.9 SISTEMA DE DESCIDA

O sistema de descida foi projetado obedecendo a Fig. 8 deste trabalho, sendo

dessa forma utilizadas 04 descidas, estas sendo distribuídas com espaçamento de 20 m,

conforme determinado pelo nível de proteção.

O material utilizado foi estabelecido conforme Tab. 7, ou seja, encordoado de

cobre 35 mm² sendo o diâmetro de cada fio da cordoalha 2,5 mm².

O subsistema de descida foi interligado aos condutores da malha na parte superior

da edificação, e na parte inferior sendo conectado ao anel de aterramento.

4.10 SISTEMA DE ATERRAMENTO

O sistema de aterramento deverá ser aterrado com profundidade mínima de 50 cm

e sua instalação deverá ter uma distância mínima de 1 m das paredes da estrutura.

Deverá ser construído um anel ao redor da edificação com, no mínimo, 80% do

seu comprimento aterrado.

80

Para obter um bom aterramento, o raio médio não pode ser inferior ao

comprimento mínimo l1 do eletrodo de aterramento de acordo com a classe do SPDA.

Seguindo este conceito e sabendo que valor de l1 é igual a 5, este verificado na

Fig. 22, foi calculado o valor de raio médio (10), e seu valor foi de 7,653, ou seja, após a

realização deste cálculo, é possível constatar que essa edificação está de acordo com norma

[3] que diz que re≥l1.

81

5 CONCLUSÕES

Este trabalho teve como objetivo detalhar os riscos, perdas e danos que as

descargas atmosféricas podem causar às estruturas, pessoas e equipamentos, estabelecendo

através da norma NBR 5419:2015 métodos de proteção contra descargas atmosféricas

(SPDA).

Com as mudanças implantadas na NBR 5419/2015, a primeira vista, a revisão

pode parecer mais um obstáculo do que um beneficio. No entanto, a partir deste estudo de

caso é possível que qualquer engenheiro eletricista consiga determinar a necessidade de

instalação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas e, em caso afirmativo,

projeta-lo.

Através da utilização da análise de risco apresentada pela nova norma NBR

5419:2015, é possível estabelecer níveis de risco toleráveis ao quais os moradores do

Residencial Colinas estão sujeitos.

Utilizando dos cálculos propostos pela norma, pode-se observar a necessidade da

instalação de um SPDA, projeto apresentado no apêndice A, com nível IV de proteção,

atingido assim, níveis de risco toleráveis para situação analisada.

O SPDA projetado para o Residencial Colinas ainda não foi implementado, pois

falta a aprovação do projeto, sendo que esta aprovação é feita pelo Corpo de Bombeiros da

Cidade onde se localiza a estrutura.

É importantíssimo ressaltar que, mesmo sendo uma norma atualizada em 2015

pela ABNT, ela não tem validade processual, ou seja, na hora de se fazer um projeto de SPDA

é importante que se consulte o Corpo de Bombeiros da cidade onde a estrutura se localize e

pergunte se os mesmo aceitam a realização do projeto com base na NBR 5419:2015.

Em casos da não aceitação do projeto com base na norma NBR 5419:2015, o

projetista deverá seguir as orientações da IN 10, que tem como base a norma NBR 5419:2005.

82

REFERÊNCIAS

[1] INPE/ELAT – Grupo de eletricidade atmosférica. São José dos Campos. SP. Disponível em <www.inpe.br/elat> Acesso em 15 abr. 2016. [2] COOPERZEM COOPERATIVA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E COOPERZEM COOPERATIVA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - COOPERZEM. Disponível em: <www.cooperzem.com.br>. Acesso em: mai. 2016. [3] ABNT NBR 5419:2015 – 1: Princípios Gerais – Válida a partir abril de 2015. [4] ABNT NBR 5419:2015 – 2: Gerenciamento de Risco – Válida a partir abril de 2015. [5] ABNT NBR 5419:2015 – 3: Danos Físicos a Estruturas e Perigosos à Vida – Válida a partir abril de 2015. [6] ABNT NBR 5419:2015 – 4: Sistemas Elétricos e Eletrônicos Internos na Estrutura – Válida a partir abril de 2015. [7] ISEGNET. O que é Gerenciamento de Risco. Disponível em <http://www.isegnet.com.br/siteedit/arquivos/12-3-o-que-e-gerenciamento-de-riscos.pdf>. Acesso em 26 abr. 2016 [8] VISACRO FILHO, Silvério. Descargas atmosféricas uma abordagem de engenharia. São Paulo: Editora Artliber, 2005. [9] MAMEDE FILHO, JOÃO Manoel. Instalações elétricas industriais. São Paulo: LTC, 2006. [10] SEARA DA CIÊNCIA. A eletricidade das tempestades. Disponível em <http://www.seara.ufc.br/tintim/fisica/tempestades/tempestade4.htm>. Acesso em 18 abr. 2016 [11] KINDERMANN, Geraldo. Descargas atmosféricas. 2. ed. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 1997. [12] KINDERMANN, Geraldo. Proteção contra Descargas Atmosféricas em Estruturas Edificadas. Florianópolis SC, 3ª ed., LabPlan, 2003. [13] UFPA DEPARTAMENTO DE FÌSICA. Raios, Relâmpagos e Trovões. Disponível em <http://www.fisica.icen.ufpa.br/aplicada/formac.htm>. Acesso em 26 mar. 2016. [14] DIÁRIO DA BIOLOGIA. Como Acontecem os Relâmpagos. Disponível em <http://www.diariodebiologia.com/2015/09/como-acontecem-os-relampagos-veja-em-camera-super-lenta/>. Acesso em 26 mar. 2016. [15] BLOG DO PERITO ENG MARCELO. NBR5419: 2015 – Nova Norma de Para-raios (SPDA). Disponível em <http://www.marcelobarreto.eng.br/nbr54192015-nova-norma-de-para-raios-spda/>. Acesso em 27 mar. 2016.

83

[16] TERMOTÉCNICA PARA-RAIOS. NBR5419/ 2015 – O que Mudou. Disponível em <http://www.tel.com.br/conteudo-tecnico/nbr-54192015-o-que-mudou/>. Acesso em 27 mar. 2016.

[17] CORPO DE BOMBEIROS. Instrução Normativa. Disponível em <http://www.cbm.sc.gov.br/dat/index.php/instrucoes-normativas-in/>. Acesso em 05 mai. 2016.

84

ANEXO

85

ANEXO A

COMPONENTES DE RISCO

Para se avaliar cada risco, é preciso levar em consideração os componentes

relevantes de cada tipo de risco para que sejam definidos e calculados.

Componente de risco para uma estrutura devido às descargas na estrutura:

a) RA: componente relativo a ferimentos aos seres vivos causados por

choque elétrico devido às tensões de toque e passo dentro da estrutura e

fora da zona de 3 m ao redor dos condutores de descidas. Perda de tipo

L1 e, no caso de estruturas contendo animais vivos, as perdas do tipo

L4 com possíveis perdas de animais também podem aumentar;

NOTA Em estruturas especiais, pessoas podem estar em perigo por descargas diretas

(por exemplo, no nível superior de estacionamentos ou estádios). Recomenda-se que estes

casos também sejam considerados, utilizando os princípios desta parte da ABNT NBR5419.

b) RB: componente relativo a danos físicos causados por centelhamentos

perigosos dentro da estrutura iniciando incêndios ou explosão, os quais

podem também colocar em perigo o meio ambiente. Todos os tipos de

perdas (Li, L2, L3 e L4) podem aumentar;

c) RC: componente relativo a falhas de sistemas causados por LEMP.

Perdas do tipo L2 e L4 podem ocorrer em todos os casos junto com o

tipo L1, nos casos de estruturas com risco de explosão e hospitais ou

outras estruturas onde falhas de sistemas internos possam

imediatamente colocar em perigo a vida humana.

Componente de risco para uma estrutura devido às descargas perto da estrutura:

-RM: componente relativo a falhas de sistemas internos causados por LEMP. Perdas do

tipo L2 e L4 podem ocorrer em todos os casos junto com o tipo L1, nos casos de

86

estruturas com risco de explosão e hospitais ou outras estruturas onde falhas de sistemas

internos possam imediatamente colocar em perigo a vida humana.

Componente de risco para uma estrutura devido às descargas a uma linha

conectada à estrutura:

a) RU: componente relativo a ferimentos aos seres vivos causados por choque elétrico

devido às tensões de toque e passo dentro da estrutura. Perda do tipo L1 e, no caso

de propriedades agrícolas, perdas do tipo L4 com possíveis perdas de animais

podem também ocorrer;

b) RV: componente relativo a danos físicos (incêndio ou explosão iniciados por

centelhamentos perigosos entre instalações externas e partes metálicas, geralmente

no ponto de entrada da linha na estrutura) devido à corrente da descarga

atmosférica transmitida ou ao longo das linhas. Todos os tipos de perdas (L1, L2,

L3 e L4) podem ocorrer;

c) RW: componente relativo a falhas de sistemas internos causados por sobretensões

induzidas nas linhas que entram na estrutura e transmitidas a essa. Perdas do tipo

L2 e L4 podem ocorrer em todos os casos, junto com o tipo L1, nos casos de

estruturas com risco de explosão e hospitais ou outras estruturas onde falhas de

sistemas internos possam imediatamente colocar em perigo a vida humana.

NOTA 1 As linhas consideradas nesta análise são somente aquelas que entram na

estrutura.

NOTA 2 Descargas atmosféricas em tubulações ou perto delas não são consideradas

como fonte de danos, uma vez que existe a interligação ao barramento de equipotencialização.

Se o barramento de equipotencialização não existir, recomenda-se que este tipo de ameaça

também seja considerado.

Componente de risco para uma estrutura devido às descargas perto de uma linha

conectada à estrutura:

-RZ: componente relativo a falhas de sistemas internos causados por sobretensões induzidas

nas linhas que entram na estrutura e transmitidas a esta. Perdas do tipo L2 e L4 podem ocorrer

em todos os casos, junto com o tipo L1, nos casos de estruturas com risco de explosão e

87

hospitais ou outras estruturas onde falhas de sistemas internos possam imediatamente colocar

em perigo a vida humana.

NOTA 1 As linhas consideradas nesta análise são somente aquelas que entram na

estrutura.

NOTA 2 Descargas atmosféricas em tubulações ou perto delas não são consideradas

como fonte de danos, uma vez que existe a interligação ao barramento de equipotencialização.

Se o barramento de equipotencialização não existir, recomenda-se que este tipo de ameaça

também seja considerado.

88

APÊNDICE

89

APÊNCICE A

estudo de caso: dimensionamento de spda (sistema de proteÇÃo contra descargas...

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