sistema de gás e spda

93
FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS - FTC ENGENHARIA CIVIL MAGNO BERNARDO DO NASCIMENTO SILVA PARÂMETROS DE PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE GÁS COMBUSTÍVEL: ANÁLISE DAS INTERFERÊNCIAS COM O SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Salvador 2015

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PARÂMETROS DE PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE GÁS COMBUSTÍVEL: ANÁLISE DAS INTERFERÊNCIAS COM O SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

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Page 1: Sistema de Gás e SPDA

FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS - FTC

ENGENHARIA CIVIL

MAGNO BERNARDO DO NASCIMENTO SILVA

PARÂMETROS DE PROTEÇÃO DO SISTEMA DE

DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE GÁS COMBUSTÍVEL:

ANÁLISE DAS INTERFERÊNCIAS COM O SISTEMA DE

PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

Salvador

2015

Page 2: Sistema de Gás e SPDA

i

MAGNO BERNARDO DO NASCIMENTO SILVA

PARÂMETROS DE PROTEÇÃO DO SISTEMA DE

DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE GÁS COMBUSTÍVEL:

ANÁLISE DAS INTERFERÊNCIAS COM O SISTEMA DE

PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

como requisito parcial para aprovação na

disciplina de TCC II, do curso de Engenharia

Civil da Faculdade de Tecnologia e Ciências,

para obtenção do título de Engenheiro Civil.

Professor: Prof. José Marciano Brito Carvalho

Orientador: Prof. Juan Martin Carrizo

Salvador

2015

Page 3: Sistema de Gás e SPDA

ii

Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio

convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a

fonte.

Catalogação da publicação

Coordenação de Engenharia Civil

Faculdade de Tecnologia de Ciências - FTC

Silva, Magno Bernardo do Nascimento

Parâmetros de proteção do sistema de distribuição de gás

combustível: análise das interferências com o sistema de proteção

contra descargas atmosféricas / Magno Bernardo do Nascimento

Silva. Salvador / BA, 2015.

92p.: il.; 29,7cm

Orientador: Juan Martin Carrizo.

TCC - Faculdade de Tecnologia e Ciências - FTC. Curso de

Engenharia Civil

Referências Bibliográficas: p. 80-85

1. Proteção de redes de gás. 2.Distribuição interna de gás. 3.

Interferências entre instalações. 4. Spda. I. Carrizo, Juan Martin.

II. Faculdade de Tecnologia e Ciências. III. Título.

Page 4: Sistema de Gás e SPDA

iii

MAGNO BERNARDO DO NASCIMENTO SILVA

PARÂMETROS DE PROTEÇÃO DO SISTEMA DE

DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE GÁS COMBUSTÍVEL:

ANÁLISE DAS INTERFERÊNCIAS COM O SISTEMA DE

PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

Este trabalho de conclusão de curso foi apresentado como requisito parcial para

obtenção do título de Engenheiro Civil, outorgado pela Faculdade de Tecnologia e

Ciências - FTC. O aluno foi arguido pela Banca Examinadora composta pelos

professores abaixo assinados, que após a deliberação, o trabalho foi considerado

aprovado.

Nota atribuída: _______

Aprovado em: ____/____/________

BANCA EXAMINADORA

__________________________________________________

Professor da Disciplina: José Marciano Brito Carvalho

Graduação em Engenharia Civil - Universidade Federal da Bahia (UFBA). CREA: 10.857-D. Especialista em Gestão de Sistemas e Serviços - Universidade do Estado da Bahia (UNEB). Professor na Faculdade de Tecnologia e Ciências - FTC

__________________________________________________

Orientador: Juan Martin Carrizo

Graduação em Engenharia de Alimentos - Universidade Estadual Paulista Júlio de M. Filho (UNESP). Mestre em Engenharia e Ciência de Alimentos - Universidade Estadual Paulista Júlio de M. Filho (UNESP). Professor na Faculdade de Tecnologia e Ciências - FTC

__________________________________________________

Coordenador: Elton de Souza Góes Graduação em Engenharia Civil - Universidade Federal da Bahia (UFBA). Mestre em Arquitetura e Urbanismo - Universidade Federal da Bahia (UFBA). Coordenador do Curso de Engenharia Civil da Faculdade de Tecnologia e Ciências (FTC).

Page 5: Sistema de Gás e SPDA

iv

Dedico esse trabalho a minha querida

mãe Rosa Moreira, pelo exemplo de

coragem e de determinação.

Dedico a minha esposa Naiana Bernardo,

com quem amo partilhar a vida, pela

compreensão e apoio.

Page 6: Sistema de Gás e SPDA

v

AGRADECIMENTOS

Agradeço a toda minha família, mesmo muitos deles estando distantes, os

pensamentos positivos e motivadores estão bem próximos. À minha mãe Rosa

Moreira pelo amor e exemplo de vida, à minha irmã Mariana Nascimento pela

presença inspiradora e à minha esposa Naiana Bernardo que compartilha comigo

todos esses momentos com um apoio incondicional.

Agradeço também aos parentes e amigos mais próximos pela compreensão

em entender a minha ausência em determinados momentos, como Naiara Dias,

João Paulo, Derivaldo, Fabio, Isis, Neto, Gerson, Diva, Lissandra, Isau, Andréia,

Géssica, e outros os quais os nomes não foram citados, a importância não é menor.

Agradeço aos amigos e colegas da faculdade que fizeram parte dessa

trajetória, dividindo momentos de estudos, discussões, conquistas e descontrações.

Aos amigos e renomados profissionais que contribuíram com suas

experiências para o meu desenvolvimento profissional, com destaque ao Sr. Luiz

Eduardo Stort (Dipawa) que sempre me incentivou em minha formação e pelo tom

desafiador de seus comentários que me forçaram a repensar e reformular muitas

idéias.

Agradeço a Bahiagás, pela assistência ao desenvolvimento deste trabalho,

mais especificamente aos profissionais: Fábio Fraguas, Rodrigo Ribeiro, Luis Pitta,

Sebastião Fortunato e Luciene Lopo.

Ao meu orientador e amigo Juan Carrizo, pelos sábios conselhos e dedicação

com a disponibilidade para me auxiliar.

Ao professor José Marciano pelas orientações na elaboração deste trabalho e

pelo conhecimento transmitido.

Agradeço ao professor e coordenador do curso, Elton Góes, por todas as

experiências e informações passadas, e pela paciência na resolução de

adversidades.

Page 7: Sistema de Gás e SPDA

vi

"Construímos muros demais e pontes de menos."

(Issac Newton)

Page 8: Sistema de Gás e SPDA

vii

RESUMO

Este estudo é voltado à análise das interferências entre o sistema de proteção

contra descargas atmosféricas e o sistema de distribuição interna de gás

combustível. Através da avaliação das normas vigentes e seus requisitos

particulares sobre cada instalação, além das divergências nas recomendações

destas sobre os efeitos causados por descargas atmosféricas, com foco na proteção

da tubulação de gás. O conhecimento obtido possibilitará uma maior concepção das

interferências entre os sistemas e os principais métodos para garantia de segurança

da rede interna de gás combustível em edificações.

Palavras-chave: Proteção de redes de gás combustível, Distribuição interna de gás,

Interferências entre instalações, Sistema de proteção contra descargas

atmosféricas, Medidas de proteção contra surtos, Equipotencialização.

Page 9: Sistema de Gás e SPDA

viii

ABSTRACT

This study is focused on the analysis of interference between the system of

protection against lightning and the internal distribution system of fuel gas. Through

the assessment of existing rules and their particular requirements of each installation,

besides the differences in these recommendations on the effects caused by lightning,

focused on protecting the gas pipe. The knowledge gained will enable greater design

of interference between systems and the main methods for security assurance from

the internal network of fuel gas in buildings.

Keywords: Fuel gas network protection, Internal gas distribution, Interference

between facilities, System lightning protection, Surge protection measures,

Equipotential.

Page 10: Sistema de Gás e SPDA

ix

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1 - Interferências entre instalações prediais ............................................ 25

FIGURA 2 - Consumo de gás combustível ........................................................... 26

FIGURA 3 - Representação bipolar da nuvem...................................................... 29

FIGURA 4 - Tipos de perdas e riscos correspondentes que resultam de diferentes

tipos de danos batimento .............................................................. 31

FIGURA 5 - Descarga atmosférica em rede de gás .............................................. 32

FIGURA 6 - Tubulação danificada por descarga atmosférica ................................ 33

FIGURA 7 - Diferença entre os abrigos................................................................ 34

FIGURA 8 - Central de gás - GLP ....................................................................... 35

FIGURA 9 - Conjunto de regulagem e medição - GN ............................................ 35

FIGURA 10 - Medição e prumada individual ........................................................ 36

FIGURA 11 - Medição individual e prumada coletiva ............................................ 37

FIGURA 12 - Furo em tubulação de distribuição de gás combustível ..................... 40

FIGURA 13 - Método das malhas........................................................................ 43

FIGURA 14 - Método Franklin ............................................................................. 44

FIGURA 15 - Método eletrogeométrico ................................................................ 44

FIGURA 16 - Distribuição global de descargas atmosféricas ................................. 45

FIGURA 17 - Danos em componentes do SPDA .................................................. 47

FIGURA 18 - Circunstância das fatalidades no Brasil ........................................... 47

FIGURA 19 - Zonas de proteção ......................................................................... 50

FIGURA 20 - Exemplo de ligação direta .............................................................. 58

FIGURA 21 - Exemplo de ligação indireta com DPS ............................................. 59

FIGURA 22 - Exemplo de ligação indireta com DPS Centelhador .......................... 59

FIGURA 23 - Equipotencialização principal de tubulações metálicas ..................... 60

FIGURA 24 - Proteção dos DPS por zonas .......................................................... 62

FIGURA 25 - PRBT ............................................................................................ 62

FIGURA 26 - Instalação do PRBT ....................................................................... 63

FIGURA 27 - DPS .............................................................................................. 64

FIGURA 28 - DPS Centelhador ........................................................................... 64

FIGURA 29 - Uso de DPS Centelhador como proteção de junta............................ 65

Page 11: Sistema de Gás e SPDA

x

FIGURA 30 - Proteção sob o subsistema de captação ......................................... 66

FIGURA 31 - Proteção dos captores ................................................................... 67

FIGURA 32 - Tubulação de gás e subsistema de captação................................... 67

FIGURA 33 - Tubulação de gás sem equipotencialização ..................................... 68

FIGURA 34 - Ligação direta em tubo de gás ........................................................ 68

FIGURA 35 - Ligação indireta com subsistema de captação ................................. 69

FIGURA 36 - Abrigo de gás em terraço de edificação ........................................... 69

FIGURA 37 - Danos em tubulação de gás em virtude de descargas ...................... 71

FIGURA 38 - Furos em tubos de gás em virtude de descargas ............................. 71

FIGURA 39 - Equipotencialização de junta em flange ........................................... 72

FIGURA 40 - Equipotencialização em medidores individuais................................. 72

FIGURA 41 - Equipotencialização em instalações internas ................................... 73

FIGURA 42 - Demonstração de equipotencialização de tubulação aterrada ........... 75

FIGURA 43 - Rede enterrada e aparente na fachada ........................................... 75

FIGURA 44 - Rede enterrada e interligação através do BEP ................................. 76

FIGURA 45 - Rede enterrada e protegida no interior da edificação ........................ 76

FIGURA 46 - Abrigo em ZPR0B .......................................................................... 77

FIGURA 47 - Abrigo em ZPR0A .......................................................................... 77

Page 12: Sistema de Gás e SPDA

xi

LISTA DE QUADROS

QUADRO 1 - Efeitos das descargas atmosféricas. .............................................. 30

QUADRO 2 - Efeitos das descargas atmosféricas no SPDA. ............................... 46

QUADRO 3 - Materiais para SPDA e condições de utilização. ............................. 49

QUADRO 4 - Descrição das zonas de proteção contra descarga atmosférica. ...... 51

QUADRO 5 - Descrição das zonas de risco. ....................................................... 52

Page 13: Sistema de Gás e SPDA

xii

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 - Poder calorífico de alguns energéticos. ............................................. 28

TABELA 2 - Afastamentos para redes elétricas .................................................... 38

TABELA 3 - Afastamentos mínimo na instalação de tubos .................................... 38

TABELA 4 - Isolação do SPDA externo (ki) .......................................................... 56

TABELA 5 - Isolação do SPDA externo (km) ........................................................ 56

TABELA 6 - Isolação do SPDA externo (valores aproximados de kc)..................... 56

TABELA 7 - Dimensões mínimas dos condutores em uma equipotencialização ..... 60

Page 14: Sistema de Gás e SPDA

xiii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

SPDA - Sistema de Proteção contra descargas atmosféricas

TV - Aparelho de televisão

SHAFT - Galeria vertical por onde passam as tubulações verticais

PVC - Policloreto de vinila

CPVC - Policloreto de vinila clorado

PEX - Polietileno reticulado

PPR - Polipropileno copolímero random

CSST - Corrugated Stainless Steel tubing (ou Tubo corrugado em aço

inoxidável)

GN - Gás natural

GNC - Gás natural comprimido

GNL - Gás natural liquefeito

GLP - Gás liquefeito de petróleo

NG - Densidade de descargas atmosféricas para a terra

LEMP - Pulso eletromagnético devido às descargas atmosféricas

MPS - Medidas de proteção contra surtos causados por LEMP

ZPR - Zona de proteção contra descargas atmosféricas

DPS - Dispositivo de proteção contra surtos

PRBT - Pára-raio de baixa tensão

km - Kilômetro

m - Metro

mm - Milímetros

BEP - Barramento de equipotencialização principal

BEL - Barramento de equipotencialização local

Page 15: Sistema de Gás e SPDA

xiv

LISTA DE SÍMBOLOS

≤ - Menor ou igual

≥ - Maior ou igual

= - Igualdade

x - Multiplicação

/ - Divisão

Page 16: Sistema de Gás e SPDA

xv

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO......................................................................................... 17

1.1 DELIMITAÇÃO DO TEMA .................................................................... 17

1.2 PROBLEMA......................................................................................... 18

1.3 HIPÓTESE .......................................................................................... 18

1.4 OBJETIVOS ........................................................................................ 19

1.4.1 Objetivo Geral ................................................................................ 19

1.4.2 Objetivos Específicos ..................................................................... 19

1.5 JUSTIFICATIVA ................................................................................... 19

1.6 METODOLOGIA .................................................................................. 20

1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO .............................................................. 20

1.8 RESULTADOS ESPERADOS ............................................................... 21

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................ 22

2.1 INSTALAÇÕES PREDIAIS ................................................................... 22

2.1.1 Principais tipos de instalações......................................................... 22

2.1.2 Componentes típicos nas instalações .............................................. 24

2.1.3 Tipos de materiais utilizados nas instalações ................................... 24

2.2 GÁS COMBUSTÍVEL ........................................................................... 26

2.2.1 Utilização do gás combustível ......................................................... 26

2.2.2 Gás natural .................................................................................... 27

2.2.3 Gás liquefeito de petróleo ............................................................... 27

2.2.4 Outros tipos de gases combustíveis ................................................ 28

2.3 DESCARGAS ATMOSFÉRICAS ........................................................... 29

2.3.1 Tipos de descargas atmosféricas .................................................... 29

2.3.2 Efeitos das descargas atmosféricas................................................. 30

2.3.3 Perdas em função das descargas atmosféricas ................................ 31

3 SISTEMAS .............................................................................................. 34

3.1 SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE GÁS COMBUSTÍVEL ........ 34

3.1.1 Principais componentes .................................................................. 34

3.1.2 Características na instalação da tubulação ...................................... 37

Page 17: Sistema de Gás e SPDA

xvi

3.1.3 Danos causados pelas descargas atmosféricas no sistema de gás ... 39

3.2 SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS ... 41

3.2.1 Subsistemas .................................................................................. 41

3.2.2 Métodos ........................................................................................ 43

3.2.3 Efeito das descargas atmosféricas nos componentes de SPDA ........ 45

4 INTERFERÊNCIAS ENTRE OS SISTEMAS .............................................. 48

4.1 CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS .................................... 48

4.1.1 Equivalência dos materiais.............................................................. 48

4.1.2 Interferências entre os materiais...................................................... 49

4.2 ZONAS DE PROTEÇÃO ...................................................................... 50

4.3 SPDA EM ESTRUTURAS COM RISCO DE EXPLOSÃO ........................ 52

4.3.1 Classificação e medidas das zonas de risco..................................... 52

4.3.2 Tubulações de gás combustível em postos de abastecimento ........... 53

4.3.3 Tubulações de gás combustível em pátios ou tanques...................... 53

4.3.4 Tubulações de gás combustível em materiais metálicos ................... 53

5 PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE GÁS........... 54

5.1 MEDIDAS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS ..................................... 54

5.1.1 Implementação de MPS em estrutura existente ................................ 54

5.1.2 Distância de segurança .................................................................. 55

5.2 EQUIPOTENCIALIZAÇÃO.................................................................... 58

5.3 DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS ............................... 61

5.3.1 PRBT ............................................................................................ 62

5.3.2 DPS e centelhadores ...................................................................... 63

5.4 RELAÇÃO ENTRE O SISTEMA DE GÁS E OS SUBSISTEMAS ............. 65

5.4.1 Quanto ao subsistema de captação ................................................. 66

5.4.2 Quanto ao subsistema de descida ................................................... 70

5.4.3 Quanto ao subsistema de aterramento ............................................ 74

6 CONCLUSÃO.......................................................................................... 78

7 REFERÊNCIAS ....................................................................................... 80

8 ANEXOS ................................................................................................. 86

Page 18: Sistema de Gás e SPDA

17

1 INTRODUÇÃO

Até a conclusão da construção de uma edificação várias etapas são

planejadas e executadas, como estruturas, alvenaria, instalações, acabamento e

outros. Para tanto, a etapa de estudos prévios, pré-dimensionamentos, projetos

executivos e para construção realizados é base fundamental para, dentre outras

fases, as instalações prediais.

O projeto completo de um edifício requer a elaboração de vários documentos

e subprojetos por especialistas de cada modalidade, e com isso problemas acabam

surgindo a partir das especificações técnicas de cada instalação, sejam estas

impostas por leis como as de combate a incêndio, ou pelo próprio empreendimento

como circuito fechado de TV.

Já existem no mercado além de empresas especializadas nesses estudos de

instalações, sejam hidráulicas, elétricas, coleta de esgoto, de gás, telefone e demais

redes, empresas especializadas em projetos de interferências de todas as

instalações de uma edificação, minimizando assim os riscos que podem existir e

reduzindo os índices de efeitos negativos após a obra ser entregue.

As interferências podem ser diversas, desde equivalências em espaços como

shafts para subidas de prumadas, ou cruzamentos entre tubulações e até mesmo

condutividade elétrica ou térmica de determinadas instalações sobre outras

próximas, ou distantes sem as devidas proteções ou margens de segurança.

1.1 DELIMITAÇÃO DO TEMA

Dentre todas as instalações prediais podem-se avaliar as interferências

presentes entre o sistema de proteção contra descargas atmosféricas com o sistema

de distribuição interna de gás combustível em uma determinada edificação.

Será desenvolvida uma análise das principais interferências entre o SPDA

sobre as tubulações de gás combustível e o que estas podem acarretar, assim como

as possíveis proteções do sistema.

Page 19: Sistema de Gás e SPDA

18

1.2 PROBLEMA

Foram levantados problemas relacionados à compatibilização entre os

projetos de SPDA e do sistema de distribuição interna de gás combustível, através

dos quais pôde-se inferir quesitos de interferências entre ambas redes, o que se

estende para as frentes de serviços e obras relacionadas.

A partir de materiais equivalentes e sendo também condutores elétricos, se

torna um desafio determinar um possível afastamento entre as redes analisadas, já

que o produto inicial que deriva à proteção de toda a estrutura e seu interior, sejam

alvenaria, mobiliário, pessoas, instalações e outros, são as descargas atmosféricas,

as quais são de difícil avaliação em sua ocorrência, intensidade e danos que

causarão.

A análise dos possíveis encaminhamentos da tubulação de gás combustível,

como também dos subsistemas de captação, descida e de aterramento do SPDA,

infere em possíveis situações de risco quando se trata de condutibilidade elétrica

sendo transmitida de um sistema para o outro, para materiais equivalentes em índice

de condutibilidade, como também para produtos de diferentes características, o que

pode ocasionar piores efeitos.

1.3 HIPÓTESE

A principal hipótese levantada é a da aplicação dos conceitos de proteção do

sistema de distribuição de gás combustível presentes na norma NBR 15526/2012,

comparando-os com as recomendações impostas pela norma NBR 5419/2015 de

proteção contra descargas atmosféricas e a partir das análises e pesquisas em

outras bibliografias e empresas atreladas ao tema.

Também, definir um conceito próprio que atenda aos requisitos de ambas as

normas vigentes e que seja viável de sua utilização na prática, sendo avaliada a

alternativa de metodologia construtiva ou de inserção de algum dispositivo que sirva

como protetor dos surtos que podem ocorrer no fim da análise.

Page 20: Sistema de Gás e SPDA

19

1.4 OBJETIVOS

Para melhor compreensão, os objetivos serão subdivididos em objetivo geral

e objetivos específicos. Estes últimos podem ser entendidos como as tarefas

necessárias para alcançar o objetivo geral pretendido.

1.4.1 objetivo geral

Serão discutidas as formas como a incompatibilidade entre os sistemas se

torna visível e são identificadas facilmente, apresentando estratégias e ferramentas

para a solução enfatizando sugestões que podem vir a incorporar os projetos futuros

destas instalações.

1.4.2 objetivos específicos

a) Relatar técnicas e conhecimentos sobre as instalações

abordadas e suas interferências;

b) Apresentar melhorias relevantes quanto à proteção do

sistema de distribuição interna de gás combustível;

c) Comparar normas vigentes com a finalidade de encontrar

equivalências nas tratativas da resolução do problema;

d) Conceituar quesitos inerentes ao entendimento do

problema encontrado, assim como do conjunto de dados que

corroboram com o tema.

1.5 JUSTIFICATIVA

Este trabalho auxiliará na avaliação das interferências entre os sistemas de

proteção contra descargas atmosféricas e o de distribuição interna de gás

Page 21: Sistema de Gás e SPDA

20

combustível, o que permitirá uma nova análise sobre os efeitos que isso pode

acarretar e as ações que podem ser adotadas através da tomada de medidas de

proteção ou no uso de dispositivos que visem mitigar ou extinguir os problemas

encontrados. Assim como garantir o entendimento de todos os envolvidos direta ou

indiretamente com ambos os sistemas, e de interessados no auxílio a uma possível

mudança de preceitos relacionados a instalação de redes internas prediais.

1.6 METODOLOGIA

A metodologia utilizada neste trabalho realizou-se por meio da documentação

indireta, a nível de pesquisa bibliográfica em livros, trabalhos técnicos, artigos

publicados em revistas e por consultas a sites, além de material bibliográfico de

encontros e de congressos nacionais e internacionais. Além da realização das

próprias pesquisas de campo e vistorias em empreendimentos novos e antigos para

análise prática das ocorrências dos problemas.

Estudos no mercado, com empresas especializadas nas instalações

referenciadas foram objetivados, assim como pesquisas por produtos eficazes na

proteção das redes de distribuição de gás combustível.

1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO

A estrutura deste trabalho se deu a partir da integração entre todas as áreas

do conhecimento do processo de construção de instalações internas prediais, para o

desenvolvimento do projeto escolhido para análise, sendo parte integrante os

conceitos prévios de cada uma das redes e suas interferências, assim como os

produtos finais e a que se destinam.

Com isso, a sequência determinada após o mapeamento destes processos se

deu com um cruzamento entre os grupos e subgrupos diretamente com as

indicações presentes em normas brasileiras, com uma busca notória da resolução

do problema de interferências.

Page 22: Sistema de Gás e SPDA

21

1.8 RESULTADOS ESPERADOS

A elaboração adequada de projetos específicos para cada etapa da

construção de uma edificação é necessária, todavia não é suficiente apenas a

descrição, os cálculos, os desenhos e a configuração das redes de forma

individualizada, cabe sim um projeto de interpolação entre as instalações, e é isso

que este trabalho consiste em fazer, subsidiar a mudança do panorama nas

avaliações destas duas instalações particulares, tornando-as mais seguras quando

próximas, sobre principalmente um evento de descarga atmosférica e suas

implicações.

Após as avaliações, conclusões poderão ser determinantes para o produto ou

dispositivo que deverá ser utilizado para proteção dos sistemas, podendo ainda ser

alterada alguma metodologia construtiva com a finalidade de garantir uma maior

segurança à edificação. Uma possível equipotencialização do sistema de

distribuição de gás pode ser uma resposta ao problema. Com todas essas análises,

as decisões necessárias à execução das redes de SPDA e de distribuição de gás

deverão ser tomadas com mais facilidade durante os estudos de interferências.

Page 23: Sistema de Gás e SPDA

22

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 INSTALAÇÕES PREDIAIS

2.1.1 Principais tipos de instalações

- Instalações hidráulicas

É pelas instalações hidráulicas que é distribuída a água para consumo

através da rede pública para o interior da edificação. Normalmente esta água é

armazenada por reservatórios, tornando a distribuição indireta, que podem ser

inferiores ou superiores e suas demandas são devidamente calculadas, a depender

de vários fatores, como quantidade de pessoas ou pontos de consumo. Portanto,

uma rede predial de distribuição é "o conjunto de tubulações constituído de

barriletes, colunas de distribuição, ramais e sub-ramais, ou de alguns destes

elementos, destinado a levar água aos pontos de utilização." (ABNT NBR 5626,

1998, p. 5).

A água pode ser proveniente de outras fontes também, como poços

artesianos, captação de água de chuvas, reaproveitamento de algum fim de ciclo do

uso ou outro. As tubulações, principalmente em policloreto de vinila ou PVC, são

largamente utilizadas para este tipo de distribuição e na edificação pode se

encontrar em vários locais diferentes: em paredes hidráulicas, em shafts, embutida e

enchimento, onde as tubulações são embutidas horizontal e verticalmente em um

rebaixo produzido na parede com a utilização de bloco com espessura menor.

Além da chamada água fria, também é presente nas instalações hidráulicas

o fornecimento e distribuição de água quente, derivada de algum sistema de

aquecimento do fluido, seja individualmente em cada apartamento de um prédio

residencial ou através de uma central de aquecimento possuindo a presença de

aquecedores de passagem, acumulação ou boiler.

O esgoto sanitário também se enquadra neste tipo de instalação, servindo

para despejar nos esgotos centrais os dejetos, diferentemente das águas pluviais

que além de serem descartadas, podem ser reutilizadas. Uma reserva nos cálculos

Page 24: Sistema de Gás e SPDA

23

de quantidade de água armazenada em uma edificação deve contemplar a água

para combate a incêndio.

- Instalações Elétricas

Embora estas instalações tenham ramificações por toda a alvenaria, esta

possui a vantagem de ser distribuída através de eletrodutos, tanto a prumada de

alimentação principal que se inicia no quadro de medidores e seguem até o quadro

de disjuntores de cada ambiente, apartamento ou outro, quanto de pontos de

iluminação e tomadas gerais, que saem dos quadros de disjuntores e seguem até os

pontos de consumo.

Para os pontos de iluminação, antes os mesmos se dividem com a finalidade

de passar pelos interruptores, dispositivos que permitem o acionamento ou a

interrupção da corrente elétrica até a lâmpada, todos estes chamados de circuitos.

"Em instalações de alto padrão técnico deve haver circuitos normais e circuitos de

segurança. Os circuitos normais estão ligados apenas a uma fonte, em geral, à

concessionária local." (CREDER, 2015, p. 63)

Além das redes elétricas mais usuais, têm-se os sistemas de interfone,

redes internas de TV (televisão), antenas e TV a cabo, câmeras de vigilância,

telefonia residencial, internet, sistemas de proteção, e demais fios e cabos que

compõem as necessidades dos usuários em um prédio ou outro tipo de edificação, e

também o sistema de proteção contra descargas atmosféricas.

- Instalações de gás combustível

As instalações prediais de gás combustível podem ser projetadas para gás

canalizado ou armazenado (em casas de gás). Em cidades que possuem a rede

pública de gás combustível, esta deve ser a primeira opção pela vantagem do

fornecimento contínuo.

A rede de distribuição interna é o "conjunto de tubulações, medidores,

reguladores e válvulas, com os necessários complementos, destinados à condução

e ao uso do gás, compreendido entre o limite de propriedade até os pontos de

utilização [...].” (ABNT NBR 15526, 2012, p. 6)

Page 25: Sistema de Gás e SPDA

24

2.1.2 Componentes típicos nas instalações

Serão abordados alguns componentes e designações importantes nas

instalações, como as instalações aparentes definidas por tubulações expostas,

externamente em uma parede, teto ou piso. As instalações embutidas nas

alvenarias, com a necessidade de procurar soluções nas acomodações das mesmas

reduzindo ao máximo os cortes obrigatórios nas paredes.

Os Shafts são espaços vazios deixados nas lajes, em toda a extensão

vertical da edificação onde são passadas algumas instalações, sendo um ambiente

exclusivo para tal, de forma que não fiquem visíveis. Estas instalações não devem

ser embutidas, pois dificultaria o acesso para manutenções.

As medições nas instalações prediais podem ocorrer de diversas formas,

todas através de equipamentos próprios para a determinação do consumo, como a

medição coletiva ou individual, com ou sem rateio, e outros. As válvulas reguladoras

e afins, assim como as de bloqueio, localizam-se em locais de fácil acesso, e servem

para a redução de pressão do produto ou de sua intensidade.

2.1.3 Tipos de materiais utilizados nas instalações

Existem diferentes tipos de materiais, dispositivos e equipamentos em uma

instalação, inclusive com estes sendo bem adversos entre si. Isso implica em uma

gama de materiais muito grande que podem ser utilizados, tanto na parte hidráulica,

quanto na elétrica e também na rede de distribuição de gás combustível. Cada

material possui sua aplicação adequada à característica necessária e compatível ao

produto transportado.

São, além de conexões como luvas de ligação, joelhos para mudanças de

sentido do fluxo, tês para transições, disjuntores e eliminadores de tensão, existem

acessórios que podem ser utilizados como as abraçadeiras de fixação ou de apoio.

Para a variação da tubulação que pode ser de diversos diâmetros, têm-se

tubos de cobre e tubos de aço carbono ou ainda galvanizado, tubos de PVC

Page 26: Sistema de Gás e SPDA

25

(policloreto de polivinila) e CPVC (policloreto de vinila clorado) para água, tubos de

PPR (polipropileno copolímero random) e tubos de pex (polietileno reticulado) para

água quente ou fria e multicamada (fabricado em camadas de polietileno em

conjunto com uma camada de alumínio ou aço, sendo flexível ou rígido) ou o CSST

(sigla em inglês para tubos corrugados de aço inoxidável) geralmente usados na

distribuição de gás, fios e cabos elétricos para transmissão de energia elétrica, como

também utilizado no sistema de proteção contra descargas atmosféricas.

Figura 1 – Interferências entre instalações prediais.

Fonte: (NORWICH TOWNSHIP, 2015)

Para o uso de todos os materiais listados e para os que não foram, além das

verificações das interferências entre estes, observado na Figura 1 como exemplo, as

restrições em função da classe de cada material e para quê se destina devem ser

atendidas de acordo com as normas e especificações de cada produto. (FOSSA,

2012, p. 60)

Page 27: Sistema de Gás e SPDA

26

2.2 GÁS COMBUSTÍVEL

2.2.1 Utilização do gás combustível

Os usos mais comuns de gás combustível são para cocção e aquecimento,

em residências isto é perceptível em cozinhas e em banheiros. Mas na indústria são

largamente utilizados, principalmente nas químicas e petroquímicas, como na

produção de metanol ou de fertilizantes. É utilizado também em motores de

combustão interna nos veículos automotores, e em turbinas a gás em usinas

termelétricas. Na Figura 2 podem-se verificar as diversas possibilidades do consumo

de gás combustível em uma casa padrão.

Figura 2 – Consumo de gás combustível.

Fonte: (AGA, 2015)

O gás combustível em uma casa padrão pode ser usado para o aquecimento

de água dos chuveiros, da piscina e do ambiente, para a cocção no fogão, forno e

churrasqueira, na geração de energia elétrica e no abastecimento do veículo, para o

design dos locais em lâmpadas e postes, na secagem de roupas e muitos outros.

Page 28: Sistema de Gás e SPDA

27

2.2.2 Gás natural

O gás natural ou GN é um combustível fóssil, basicamente uma mistura de

hidrocarbonetos leves que pode ou não estar associado ao petróleo, (MONTEIRO,

2010, p. 49) encontrado no subsolo em fase gasosa, inclusive em condições

atmosféricas de temperatura e pressão também na forma de gás. E sua forma de

distribuição se dá através de dutos (tubulação) ou via sistemas de transporte

alternativos com certas especificidades como o GNC (gás natural comprimido) e o

GNL (gás natural liquefeito).

O consumo deste energético no Brasil vem aumentando nos últimos anos,

principalmente após o apagão elétrico entre os anos de 2000 e 2001, isso levou à

construção de termelétricas movidas a gás natural. O país está ainda muito

dependente da importação de outras regiões vizinhas, como a Bolívia, mesmo após

as descobertas recentes de novas bacias para exploração. (CEMIG, 2012, p. 41)

2.2.3 Gás liquefeito de petróleo

"Produto constituído de hidrocarbonetos com três ou quatro átomos de

carbono (propano, propeno, butano e buteno), podendo apresentar-se em mistura

entre si e com pequenas frações de outros hidrocarbonetos." (ABNT NBR 13523,

2008, p. 4)

Após o refino do petróleo, onde é extraído uma gama de produtos

conhecidos, como a gasolina, a nafta e o óleo pesado chamado também de resíduo

atmosférico; este último, após ser aquecido resulta em gasóleo, que por sua vez é

submetido a uma alta temperatura e à presença de catalisadores químicos, o

composto resultante é transformado em gás liquefeito de petróleo ou GLP.

(LIQUIGÁS, 2015)

O GLP é armazenado em recipientes transportáveis ou estacionários, sendo

geralmente abastecidos por caminhões nas unidades residenciais, comerciais ou

industriais.

Page 29: Sistema de Gás e SPDA

28

Sendo oposto ao gás natural, o GLP é mais denso do que o ar em sua fase

gasosa, logo, quando da ocorrência de um vazamento, este irá ocupar sempre os

locais mais baixos. O seu poder calorífico é de fato maior, comparado a outros

gases combustíveis mais utilizados.

Tabela 1 – Poder calorífico de alguns energéticos.

TIPO DE GÁS

Poder Calorífico Superior

(Kcal/Nm³)

Poder Calorífico

Inferior (Kcal/Nm³)

Gás Natural 9.675 8.710

Gás de Nafta 4.750 4.220

Gás de Carvão 4.715 4.195

GLP 27.725 25.282

Fonte: (AMORIM, 2012)

2.2.4 Outros tipos de gases combustíveis

Existem outros tipos de gases combustíveis com comercialização reduzida

ou exclusivas como o biogás derivado da biodigestão, o gás de nafta, o gás de

carvão derivado de uma destilação destrutiva do carvão ou o gás de xisto

encontrado em rochas sedimentares do tipo xisto argiloso. Algumas tecnologias

estão aprimoradas para o aumento do consumo destes energéticos, sendo que

outros já estão sendo rejeitados por diferentes motivos. Outras alternativas ainda

competem com o mercado, como a lenha, com uso exemplificado no aquecimento

de água, de ambiente ou ainda para cocção.

Page 30: Sistema de Gás e SPDA

29

2.3 DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

2.3.1 Tipos de descargas atmosféricas

Para a devida explicação da existência de uma descarga atmosférica deve-

se avaliar primeiro a formação das cargas e o modelo das nuvens, sendo a mais

comum uma representação bi-polar da nuvem. A nuvem pode ser representada

como um bipolo, com cargas positivas e negativas nas partes superior e inferior

respectivamente.

Com uma altura entre 10 e 20 km e uma dimensão variável, a nuvem possui

uma diferença de temperatura entre sua base e seu teto, e isso causa uma formação

de correntes ascendentes no centro e descendentes nas bordas. (MODENA, 2015)

Figura 3 – Representação bipolar da nuvem.

Fonte: (SCHNEIDER, 2015)

Essas correntes de ar que deslocam as partículas provocam atrito e

consequente formação das cargas elétricas. A descarga atmosférica pode ser dentro

das nuvens ou intra-nuvens, entre duas nuvens próximas ou inter-nuvens, e ainda as

entre as nuvens e a terra (sendo nuvem-terra ou terra-nuvem). Quando há uma

descarga entre a terra e a nuvem, neutralizando a base negativa do bipolo, as

Page 31: Sistema de Gás e SPDA

30

cargas positivas do teto da nuvem irão neutralizar as cargas da terra, fechando o

circuito elétrico. O modelo mais estudado de descarga atmosférica se dá

inicialmente com uma descarga intra-nuvem e em seguida uma descarga

descendente nuvem-terra de baixa intensidade (denominada de líder descendente),

enquanto isso as cargas da terra se agrupam, aumentando o campo elétrico, o que

dá origem aos líderes ascendentes.

Os encontros dos líderes, entre dois ou até mais a depender da quantidade

de ramos ou braços, forma o caminho ionizado o qual passa a corrente de alta

intensidade que pode atingir centenas de kiloamperes, chamada de descarga de

retorno que causa um aquecimento e expansão do ar em sua volta produzindo o

ruído (trovão), esta temperatura da descarga atinge dezenas de milhares de graus

Celsius. (SCHNEIDER, 2015)

2.3.2 Efeitos das descargas atmosféricas

São vários os efeitos das descargas atmosféricas, tanto quanto intensos,

pois ao atingir uma edificação desprotegida ou com o SPDA mal dimensionado, toda

a estrutura pode sofrer sérios danos, assim como os seres vivos presentes e todos

os bens e instalações do local, além da ocorrência de incêndio, destruição da

estrutura, falhas em equipamentos elétricos, danos a tubulações e outros.

As diferentes fontes de danos por uma descarga atmosférica podem ser

observadas no Anexo 1, sendo que alguns dos efeitos podem ser apresentados

através do tipo de ambiente determinado como em uma residência onde podem

ocorrer danos e prejuízos aos proprietários, conforme exemplificado do Quadro 1.

Quadro 1 – Efeitos das descargas atmosféricas

Tipo de Estrutura

Efeitos

Casa Perfuração de instalações, incêndio e falhas de equipamentos

Hotel e Teatro Falhas em sistemas de alarme e geração de pânico

Bancos Perda de dados e de comunicação: telefones e computadores Hospital Falhas elétricas podem causar perdas humanas

Fonte: adaptado de (ABNT NBR 5419-1, 2015)

Page 32: Sistema de Gás e SPDA

31

2.3.3 Perdas em função das descargas atmosféricas

Com a análise de todos os danos causados pelas descargas atmosféricas,

as perdas podem ser classificadas não apenas no evento próprio e sozinho, mas

também as combinações com outros efeitos e todo o desencadeamento do

incidente. Avaliando-se a principal perda que pode existir, a vida humana, os

motivos ou riscos iminentes para a ocorrência se dá principalmente pelas tensões de

passo e de toque.

A tensão de passo é a diferença de potencial em que uma pessoa se

encontra entre as duas pernas, no instante em que esteja passando pelo solo a

corrente elétrica intensa da descarga atmosférica. A tensão de toque é a diferença

de potencial em que uma pessoa ao tocar em uma estrutura metálica no instante em

que esteja passando a corrente de uma descarga atmosférica ou de um curto-

circuito. Estes itens devem ser tratados com um critério de projeto para proteção

contra choques.

Pode existir tanto a perda de vida humana, incluindo danos permanentes

(L1), como também a perda de serviço ao público (L2), a perda de patrimônio

cultural (L3) e perda de valor econômico (L4), tanto a própria estrutura quanto o seu

conteúdo e também as interrupções de atividades, pode ser melhor observado da

Figura 4. (ABNT NBR 5419-1, 2015, p. 12)

Figura 4 – Tipos de perdas e riscos correspondentes que resultam de diferentes tipos de danos.

Fonte: (ABNT NBR 5419-1, 2015)

Page 33: Sistema de Gás e SPDA

32

Para a avaliação de perdas e riscos, os casos devem ser avaliados com

cada uma de suas particularidades, que podem envolver um prédio, ou uma rua, ou

mesmo um bairro inteiro. Sendo que os incidentes com descargas atmosféricas

devem ser estudados após a ocorrência, já que em alguns deles as perdas são

irreparáveis mesmo com um pequeno incidente, isto por que com uma descarga

atingindo uma determinada tubulação e provocando um vazamento de gás

combustível, a depender da concentração as chamas podem ser intensas e se

alastrarem com rapidez, como no caso exemplificado da Figura 5.

Figura 5 – Descarga atmosférica em rede de gás

Fonte: (THE DENVER POST, 2008)

No ano de 2008 em Littleton, Estados Unidos, onde após forte tempestade e

descargas atmosféricas, chamas causadas por gás natural foram criadas a partir de

um furo da tubulação no ramal de uma residência. Os funcionários da empresa Xcel

Energy apenas extinguiram o fogo após o bloqueio do ramal da única casa atingida.

(THE DENVER POST, 2008)

Como as descargas atmosféricas são fenômenos de alta energia e podem

provocar diferentes tipos de danos em uma estrutura, estes danos podem ser

classificados de 1 a 3 respectivamente como: danos aos seres vivos por choques

Page 34: Sistema de Gás e SPDA

33

elétricos, danos físicos através de fogo ou explosão devido a possíveis

centelhamentos, e falhas de sistemas internos por via do pulso eletromagnético

devido às descargas atmosféricas ou LEMP.

O efeito existente chamado LEMP, são todos os efeitos causados pelas

correntes das descargas que criam campos eletromagnéticos irradiados e surtos,

que por sua vez aparecem na forma de sobretensão e/ou sobrecorrente. (ABNT

NBR 5419-4, 2015)

Estes surtos conduzidos até os equipamentos e instalações por meio de

condutores metálicos, podem ser considerados por danos permanentes, assim como

os efeitos dos campos eletromagnéticos, que são combatidos com MPS, ou medidas

de proteção contra surtos causados por LEMP, consistindo em blindagens especiais

ou condutores blindados.

Além da edificação do abrigo ou casa de gás que pode ser danificada por

descargas atmosféricas laterais, seus acessórios internos, como estações, válvulas

e medidores também podem ser danificados, assim como a tubulação aparente ou

embutida que corre sérios riscos quando sem proteção, como ilustrado na Figura 12.

Figura 6 – Tubulação danificada por descarga atmosférica

Fonte: (SHARP, 2008)

Page 35: Sistema de Gás e SPDA

34

3 SISTEMAS

3.1 SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE GÁS COMBUSTÍVEL

3.1.1 Principais componentes

De acordo com o tipo de gás utilizado no empreendimento algumas

características do sistema são específicas, para as demais a composição do tipo de

gás consumido não é relevante. O sistema de distribuição interna de gás

combustível é formado por todos os componentes necessários ao fornecimento do

energético, sejam as tubulações, as válvulas, os abrigos, os medidores de vazão, os

reguladores de pressão ou ainda os acessórios de proteção e fixação.

- Abrigo ou central

A chamada "Central de gás" ou abrigo para o conjunto de regulagem e

medição é uma edificação construída com material não inflamável com a finalidade

de garantir a segurança dos recipientes e acessórios necessários ao

armazenamento do gás combustível.

Figura 7 – Diferença entre os abrigos

Fonte: (Imagem do autor)

Page 36: Sistema de Gás e SPDA

35

A diferença entre o abrigo do conjunto de regulagem do Gás natural e a

central de armazenamento dos cilindros para GLP é visível na Figura 6, onde à

direita da imagem com um portão duplo vê-se o armazenamento do gás liquefeito de

petróleo, e à esquerda um abrigo de proporções menores necessário para a

regulagem de pressão e medição do GN. O interior dos abrigos com a demonstração

dos acessórios pode ser visualizado nas Figuras 7 e 8.

Figura 8 – Central de gás - GLP

Fonte: (HIDRATEC, 2015)

Figura 9 – Conjunto de regulagem e medição - GN

Fonte: (Imagem do autor)

Page 37: Sistema de Gás e SPDA

36

- Tubulação

É formada pelos tubos de condução do fluido e suas conexões de união e

derivações necessárias. Pode ser aparente (exposta) ou embutida (disposta com

cobertura, inclusive sob a superfície do piso ou solo).

"A prumada é a tubulação vertical e suas interligações (verticais ou

horizontais), parte constituinte da rede de distribuição interna, que conduz o gás

para um ou mais pavimentos." (ABNT NBR 15526, 2012, p. 6)

- Medidores

Os medidores de vazão são equipamentos destinados a quantificar o

consumo dos energéticos através da vazão que passa por seu interior. As medições

podem ser do tipo coletiva, apenas com um aparelho de medição para vários

consumidores, ou do tipo individual, com uma medição para cada unidade

habitacional, no caso de residências.

Figura 10 – Medição e prumada individual

Fonte: (TÉCHNE, 2014)

A Figura 10 demonstra a medição individual, com prumadas individuais do

térreo até os pontos de consumo, desta forma o acesso a leitura mensal se encontra

em apenas um local do empreendimento reservado aos medidores. Já a Figura 11

Page 38: Sistema de Gás e SPDA

37

demonstra a mesma medição individual, porém com prumada coletiva, ou seja, os

medidores se localizam nos andares do prédio em abrigos específicos.

Figura 11 – Medição individual e prumada coletiva

Fonte: (TÉCHNE, 2014)

3.1.2 Características na instalação da tubulação

A instalação da tubulação para distribuição do gás combustível segue

procedimentos criteriosos que determinam todas as consistências que deve possuir

a fim de garantir a segurança e estabilidade de todo o sistema, assim como dos

consumidores, como os descritos na norma brasileira ABNT NBR 15526/2012.

Dentre várias recomendações das normas vigentes, como a identificação da

rede aparente que deve possuir pintura na cor amarela (Código 5y8/12 do código

Munsel ou 110 Pantone) com poucas exceções, (ABNT NBR 15526, 2012) existem

algumas relacionadas a afastamento mínimo de interferências e outras sobre a

proximidade com instalações elétricas ou afins.

Como a Tabela 2 que trata do afastamento dos recipientes estacionários e

transportáveis abastecidos com GLP, principalmente em abrigos.

Page 39: Sistema de Gás e SPDA

38

Tabela 2 – Afastamentos para redes elétricas.

Nível de tensão (kV)

Distância mínima

(m)

≤ 0,6 1,80

Entre 0,6 e 23 3,00

≥ 23 7,50

Fonte: (ABNT NBR 13523, 2008)

É proibida a instalação de tubulação em compartimento de equipamento ou

dispositivo elétrico, e sua utilização como condutor ou aterramento elétrico.

Salientando que cabos telefônicos, de TV e de telecontrole não são considerados

sistemas de potência. (ABNT NBR 15526, 2012)

"A tubulação da rede de distribuição interna, com relação ao sistema de

proteção de descargas atmosféricas (SPDA), deve ser conforme a ABNT NBR

5419." (ABNT NBR 15526, 2012, p. 14) A Tabela 3 define alguns afastamentos

necessários para o sistema de distribuição de gás.

Tabela 3 – Afastamentos mínimo na instalação de tubos.

Tipo Redes em paralelo

(mm)

Cruzamento de redes

(mm)

Sistemas elétricos de potência em baixa tensão isolados em eletrodutos não metálicos

30

10

Sistemas elétricos de potência em baixa tensão isolados em eletrodutos metálicos

50 -

Tubulações de água quente e fria 30 10

Tubulações de vapor 50 10

Chaminés 50 50 Tubulação de gás 10 10

Outras tubulações (águas pluviais,esgoto) 50 10 Fonte: (ABNT NBR 15526, 2012)

Page 40: Sistema de Gás e SPDA

39

Para as tubulações enterradas, estas também devem obedecer um

afastamento, nestes casos da entrada de energia elétrica (12000 V ou superior) e

seus elementos, de no mínimo 5 metros. (ABNT NBR 15526, 2012)

Outra informação importante que será debatida mais adiante é que "não é

requerido o aterramento elétrico dos recipientes transportáveis e tubulação da

central. Para os recipientes estacionários, o aterramento deve estar de acordo com

as ABNT NBR 5410 e ABNT NBR 5419. [...] Não é exigida proteção contra

descargas atmosféricas na área de central de GLP." (ABNT NBR 13523, 2008,

p.17)

A norma relativa às áreas de armazenamento de recipientes transportáveis

de GLP, sobre o assunto trata apenas de equipamentos elétricos instalados dentro

da zona classificada, e determina como obrigatória a conformidade com as ABNT

NBR 5410 e ABNT NBR 5418, esta última alerta sobre a importância e necessidade

da equalização de potencial. (ABNT NBR 15514, 2007, p. 9)

Todas as indicações das normas referenciadas que abordam o sistema de

distribuição interna de gás combustível são no intuito de que estas instalações sejam

devidamente afastadas de qualquer interferência elétrica, incluindo SPDA, ou com a

determinação de conformidade dos sistemas sobre, em geral, à norma específica de

proteção contra descargas atmosféricas. Portanto, esta correlação das

características de segurança das instalações e suas interferências expostas por

diferentes referências bibliográficas devem ser debatidas.

3.1.3 Danos causados pelas descargas atmosféricas no sistema de gás

Já foram analisadas as perdas e os efeitos causados por descargas

atmosféricas em determinados tipos de ambientes e de forma geral, para se avaliar

os danos que podem ser causados ao sistema de distribuição interna de gás

combustível, é sempre necessário um estudo mais criterioso. Como quando as

descargas atingem prédios e casas, e além de deixar problemas a serem resolvidos

por quem sofre efetivamente, sejam os proprietários ou os transeuntes, tornam-se

notícias expostas em jornais, revistas, internet, e outras mídias.

Page 41: Sistema de Gás e SPDA

40

"Um raio atingiu uma casa na tarde desta quarta-feira (14/12/2011) no bairro Novo

Mundo, em Votorantim (102 km de São Paulo). De acordo com os vizinhos, a

descarga elétrica teria provocado um curto-circuito na cozinha e a explosão de um

botijão de gás. Uma família alugava o imóvel, mas não estava na casa no

momento do acidente. Os bombeiros foram chamados e demoraram uma hora

para controlar as chamas." (UOL NOTÍCIAS, 2011)

Casos como o relatado são comuns em regiões com alta intensidade de

descargas atmosféricas, muitos são os eventos relacionados a perdas,

principalmente quando se trata dos danos causados às instalações de gás

combustível.

"[...] A Polícia e Corpo de Bombeiros de Germantown, Estados Unidos,

responderam à cena de um incêndio em uma casa na manhã de sexta-feira, 18 de

setembro de 2015. O interlocutor informou que sua casa foi atingida por um raio e

que foi se enchendo de fumaça. Quando as equipes chegaram na cena, eles

descobriram que um incêndio havia começado no exterior da casa unifamiliar, e

tinha estendido para o sótão. [...] A investigação determinou que um raio tivesse

atingido o contador de gás da casa, o que causou o fogo." (FOX 6 NOW, 2015)

Figura 12 – Furo em tubulação de distribuição de gás combustível

Fonte: (NBC NEWS, 2014)

No caso demonstrado na Figura 12, o furo em tubulação de gás combustível

do tipo CSST ocorreu, segundo os investigadores do incêndio, devido a uma

descarga atmosférica, neste caso a perda não foi apenas da instalação, mas

também da casa pelo incêndio que o feito acarretou. (NBC NEWS, 2014)

Page 42: Sistema de Gás e SPDA

41

Existe a possibilidade de os incidentes só aumentarem, com o crescimento

da quantidade de usuários dos sistemas de gás e centrais coletivas de

armazenamento ou regulagem, nos casos de GLP ou GN respectivamente, como

também do aumento dos índices de ocorrência de descargas atmosféricas.

"Nos Estados Unidos existem 22 milhões de 'raios' por ano, 4800 incêndios

estão relacionados com descargas atmosféricas, 2100 são relacionados ao gás

natural, e cerca de 230 incêndios envolvendo descargas e as redes de gás

combustível." (SHARP, 2008)

3.2 SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS

ATMOSFÉRICAS

3.2.1 Subsistemas

Um SPDA consiste em um sistema interno e um sistema externo de

proteção contra descargas atmosféricas. As funções do SPDA externo são:

interceptar uma descarga atmosférica para a estrutura (captação), conduzir a

corrente da descarga seguramente para a terra (descida) e dispersar esta corrente

no solo (aterramento). Enquanto que as funções do SPDA interno é evitar

centelhamento perigoso na estrutura, utilizando a ligação equipotencial ou a

distância de segurança com outros elementos condutores internos à estrutura.

(ABNT NBR 5419-1, 2015)

As classes de um SPDA são quatro, diretamente relacionadas com os níveis

de proteção existentes que vão de I a IV. E dependem, dentre outros, dos

parâmetros da descarga e da distância de segurança contra centelhamento

perigoso. Os subsistemas de um SPDA consistem basicamente nas partes externas

do mesmo, e são divididos em três grupos, sendo o subsistema de captação, o

subsistema de descida e o subsistema de aterramento.

Page 43: Sistema de Gás e SPDA

42

Serão abordados todos de forma sucinta, mas com as principais

características inerentes a cada um deles, que após a teoria serão tratados de

maneira comparativa com a finalidade de se encontrar as divergências com o

requisitado na avaliação das interferências com a rede de gás combustível.

- Captação

Tem a função de receber as descargas atmosféricas, reduzindo ao máximo

a probabilidade da estrutura ser atingida diretamente por elas e deve ter a

capacidade térmica e mecânica suficiente para suportar o calor gerado no ponto de

impacto, bem como os esforços resultantes. Captores individuais devem ser

interconectados ao nível da cobertura para assegurar a divisão de corrente em pelo

menos dois caminhos.

- Descidas

Possui a finalidade de subdividir a corrente da descarga e de conduzi-la até

o aterramento, reduzindo ao mínimo os campos eletromagnéticos perigosos no

interior da estrutura. Deve reduzir os riscos de cetelhamentos e ter ainda capacidade

térmica suficiente para suportar o aquecimento produzido pela passagem da

corrente junto a uma boa resistência mecânica para suportar os esforços.

Tubulações que contenham misturas inflamáveis ou explosivas não podem

ser consideradas como um componente natural de descida. Em conjunto aos

requisitos: as gaxetas nos acoplamentos dos flanges não forem metálicas ou se os

lados dos flanges não forem apropriadamente conectados. (MODENA, 2015)

- Aterramento

Responsável principalmente pela dispersão da corrente da descarga

atmosférica para a terra, com a importância de minimizar qualquer efeito de

sobretensão. A infraestrutura do subsistema de aterramento deve ser totalmente

integrada, inclusive com o aproveitamento das armaduras das fundações. Em caso

de uso do aterramento em forma de anel, este deve possuir uma profundidade

mínima de 0,5m e distanciado das paredes externas em 1m.

Page 44: Sistema de Gás e SPDA

43

3.2.2 Métodos

Os métodos que denominam o SPDA são determinados a partir do

subsistema de captação, que são:

- O método das malhas ou gaiola de Faraday

Neste sistema de proteção, uma rede de condutores, lançada na cobertura e

nas laterais da instalação, forma uma blindagem eletrostática, destinada a

interceptar as descargas atmosféricas incidentes. Elementos metálicos estruturais,

de fachada e de cobertura, podem integrar esta rede de condutores, desde que

atendam a requisitos específicos.

Nas edificações, os elementos estruturais desde que tenham continuidade

elétrica em suas ferragens, possuem bom desempenho com este método. O método

das malhas possui a desvantagem comercial em telhados irregulares.

Figura 13 – Método das malhas

Fonte: (SCHNEIDER ELECTRIC, 2015)

- O método do ângulo de proteção ou Franklin

Tem como base uma haste elevada na forma de ponta e produz, sob uma

nuvem carregada, uma alta concentração de cargas elétricas, juntamente com um

campo elétrico intenso. Isto produz a ionização do ar, diminuindo a altura efetiva da

nuvem carregada, o que propicia a descarga atmosférica através do rompimento da

Page 45: Sistema de Gás e SPDA

44

rigidez dielétrica do ar. São constituídos por um ou mais elementos condutores da

mesma natureza (cobre, ferro galvanizado ou aço inoxidável).

Figura 14 – Método Franklin

Fonte: (LEGRAND, 2009)

- O método da esfera rolante ou eletrogeométrico

É uma moderna ferramenta que os projetistas dos SPDA possuem para

estruturas com um cálculo que proporciona a proteção de uma grande área. Neste

método, os pára-raios antecipam a emissão do líder ascendente o que aumenta o

raio de proteção. A área protegida de uma edificação é definida através de uma

esfera imaginária que é rolada sobre o sistema de proteção projetado (hastes

verticais e condutores horizontais) e pelo entorno da edificação, de forma que

nenhum ponto da estrutura seja tocado por esta esfera.

Figura 15 – Método eletrogeométrico

Fonte: (LEGRAND, 2009)

Page 46: Sistema de Gás e SPDA

45

3.2.3 Efeito das descargas atmosféricas nos componentes de SPDA

Os principais eventos que podem ser considerados como perigosos para

uma estrutura a ser protegida são as descargas atmosféricas na estrutura, perto da

estrutura, em uma linha conectada à estrutura, perto de uma linha conectada à

estrutura e em outra estrutura na qual alinha da primeira está conectada. (ABNT

NBR 5419-2, 2015)

Para a avaliação dos efeitos das descargas atmosféricas é importante

conhecer a densidade de descargas atmosféricas para a terra ou NG, o qual pode

ser determinado através de cálculos ou simplesmente colhidas as informações em

mapas na unidade de número de descargas por km² por ano.

Abaixo segue a Figura 16 que demonstra a distribuição das descargas

atmosféricas em todo o mundo, e é a partir destes dados que o valor de NG é

encontrado. No Brasil tem-se os próprios mapas e agências específicas para

fornecimento desta unidade, com a responsabilidade depositada no Grupo de

Eletricidade Atmosférica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

Figura 16 – Distribuição global de descargas atmosféricas

Fonte: (NOAA, 2010)

Page 47: Sistema de Gás e SPDA

46

Existem parâmetros que podem expressar uma maior ou menor influência na

integridade física de um SPDA, a partir das correntes das descargas atmosféricas.

Com o alto valor da Corrente elétrica, a carga, a energia específica, a duração e a

taxa de variação média da corrente também são altos, e isto pode dizer bastante em

uma análise sobre os efeitos causados, conforme avaliado no Quadro 2.

Quadro 2 – Efeitos das descargas atmosféricas no SPDA

Componente Problema principal

Captação Erosão no ponto de impacto

Captação e descidas Efeitos mecânicos e Aquecimento ôhmico

Componentes de conexão Efeitos combinados (térmicos, mecânicos...) Aterramento Erosão no eletrodo de aterramento

Fonte: adaptado de (ABNT NBR 5419-1, 2015)

Dentre os efeitos pode-se determinar alguns como os efeitos térmicos que

são associados às correntes das descargas atmosféricas, estes danos podem

observados em todos os componentes do SPDA, principalmente no ponto de

impacto. Os efeitos mecânicos dependem da amplitude e da duração da corrente,

como também das forças de atrito que atuam entre as partes do SPDA. As ondas de

choque acústicas também podem causar sérios danos, e depende do valor do pico e

da taxa de subida da corrente. Além dos efeitos combinados, existem outros vários

efeitos negativos às próprias instalações do sistema de proteção contra descargas

atmosféricas. (ABNT NBR 5419-1, 2015)

Os efeitos podem ser mitigados a depender do tipo de proteção utilizado que

pode variar a depender das características da edificação e da região e=onde esta se

encontra. No Brasil pode-se citar algumas taxas de cidades com índices variáveis,

como Porto Real - RJ (19,66 km²/ano), Juiz de Fora - MG (17,03 km²/ano), Manaquiri

- AM (16,01 km²/ano), Porto Murtinho - MS (14,45 km²/ano), Bacabal - MA (10,67

km²/ano), Luís Eduardo Magalhães - BA (9,05 km²/ano) ou Cotegipe - BA (5,45

km²/ano) e ainda baixos índices como em Lagarto - SE (1,38 km²/ano). (INPE, 2015)

Page 48: Sistema de Gás e SPDA

47

Figura 17 – Danos em componentes do SPDA

Fonte: (MARQUES, 2012)

Além dos danos causados no próprio sistema , como na Figura 17, perdas

humanas também podem ocorrer, e na Figura 18 uma quantificação de mortes por

descargas atmosféricas no Brasil entre o ano de 2000 e o ano de 2014, qualificadas

por circunstâncias, indica a quantidade de mortes dentro de casa com 19% das

ocorrências. Com o entendimento do gráfico é possível confirmar os locais de maior

ocorrência de mortes por descargas e avaliar quesitos mitigatórios que reduzem este

índice.

Figura 18 – Circunstância das fatalidades no Brasil

Fonte: (INPE, 2014)

Page 49: Sistema de Gás e SPDA

48

4 INTERFERÊNCIAS ENTRE OS SISTEMAS

Uma das funções do SPDA, principalmente o sistema interno, é evitar a

ocorrência de centelhamentos perigosos dentro do volume de proteção e da própria

estrutura a ser protegida devido à corrente de descarga atmosférica que flui pelo

sistema externo ou em outras partes condutivas da estrutura. É de certo que pode

ocorrer no mínimo centelhamentos perigosos entre o SPDA e outros componentes

como instalações metálicas, sistemas internos ou partes condutivas externas e

linhas conectadas à estrutura, incluindo nessa lista o sistema de distribuição interna

de gás combustível. (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Serão avaliadas no item sobre proteção do sistema de gás as maneiras para

se evitar estes tipos de problemas, como isolação elétrica entre as partes ou através

de ligações equipotenciais. Sendo que neste tópico, serão abordadas as

interferências que existem entre os sistemas, com menção aos materiais utilizados.

4.1 CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS

4.1.1 Equivalência dos materiais

Os materiais utilizados como distribuidores de gás combustível em maior

quantidade, ou seja, na forma de tubos, são o cobre rígido e o flexível, o aço-

carbono com ou sem costura, o polietileno para redes enterradas, e em alguns

casos tubos não indicados na NBR 15526, como o chamado de multicamada (com

camadas de polietileno e alumínio ou aço) ou o CSST (tubo corrugado em aço

inoxidável).

Abaixo segue o Quadro 3 que retrata os materiais que podem ser utilizados

no SPDA, dentre eles estão alguns já descritos como materiais também utilizáveis

para distribuição de gás como o cobre e o aço, cuja característica de boa condução

elétrica é referenciada durante a escolha do tipo a ser trabalhado em um

determinado SPDA projetado em uma edificação.

Page 50: Sistema de Gás e SPDA

49

Quadro 3 – Materiais para SPDA e condições de utilização

Fonte: adaptado (ABNT NBR 5419-3, 2015)

4.1.2 Interferências entre os materiais

Assim como o sistema de distribuição interna de gás combustível, o SPDA

utiliza-se de materiais para condução da energia de um ponto a outro, no caso da

captação até o aterramento. Muitos destes materiais são equivalentes a ambos os

sistemas e largamente usados, como o cobre, o qual pode ser utilizado tanto no

cabeamento do SPDA, quanto na tubulação de gás.

Com Quadro 3 apresentado conjuntamente com os conhecimentos sobre os

materiais utilizáveis no sistema de distribuição interna de gás combustível, pode-se

avaliar as interferências e as possibilidades de ocorrência de danos por descargas

atmosféricas nos sistemas, já que ambos adotam materiais condutores em suas

instalações. Portanto deve ser considerado como parte integrante do SPDA, todo e

qualquer material metálico presente na edificação, inclusive as tubulações de gás

combustível. Deve ser analisada a compatibilidade dos materiais entre os sistemas,

as dimensões, a proximidade com outras estruturas e com a continuidade elétrica.

Page 51: Sistema de Gás e SPDA

50

4.2 ZONAS DE PROTEÇÃO

As zonas de proteção contra descargas atmosféricas, denominadas por ZPR

(pela sigla, zona de proteção contra "raios") são responsáveis por reduzir

progressivamente as sobretensões e não causar danos. Com a finalidade de avaliar

cada zona, a edificação é subdividida e cada parte é estudada para garantir a

proteção necessária de todo o sistema, e principalmente dos componentes,

equipamentos e instalações nas zonas internas, conforme demonstrado na Figura

19, onde todos os tipos de zonas designados estão indicados.

Figura 19 – Zonas de proteção

Fonte: (ANTI-RAIO, 2014)

Toda a estrutura deve estar protegida por uma ZPR com características

eletromagnéticas que sejam compatíveis com a capacidade máxima de suportação

contra os danos e surtos proporcionados pelas descargas. Segue no quadro 4

abaixo a designação de cada uma das zonas, sendo divididas em zonas externas (0,

Page 52: Sistema de Gás e SPDA

51

0A e 0B) e as zonas internas (1, 2 e 3) que são protegidas contra as descargas

atmosféricas diretas.

Quadro 4 – Descrição das Zonas de proteção contra descarga atmosférica

ZONA DEFINIÇÃO

ZPR 0

Zona onde a ameaça é devido a não atenuação do campo eletromagnético da descarga atmosférica e onde os sistemas internos podem ser sujeitos às correntes de surto totais ou parciais.

ZPR 0A

Zona onde a ameaça é devido à descarga atmosférica direta e a totalidade do campo eletromagnético gerado pela descarga e onde os sistemas internos podem ser sujeitos às correntes de surto totais

ZPR 0B

Zona protegida contra descargas atmosféricas diretas, mas onde a ameaça é causada pela totalidade do campo eletromagnético e onde os sistemas internos podem estar sujeitos às correntes de surto parciais.

ZPR 1

Zona onde a corrente de surto é limitada pela distribuição das correntes e interfaces isolantes e/ou por DPS, dispositivo de proteção contra surtos, ou ainda blindagem espacial instalados na fronteira das zonas.

ZPR 2 e 3

Zona onde a corrente de surto pode ser ainda mais limitada pela distribuição de correntes e interfaces isolantes e/ou por DPS adicionais nas fronteiras entre as zonas mais internas.

Fonte: adaptado de (ABNT NBR 5419-4, 2015)

As ZPR são implantadas pela instalação de medidas de proteção contra

surtos causados por pulsos eletromagnéticos devido às descargas atmosféricas,

sendo que estas poderão incluir menores zonas internas localizadas ou zonas

maiores.

Page 53: Sistema de Gás e SPDA

52

4.3 SPDA EM ESTRUTURAS COM RISCO DE EXPLOSÃO

Pode-se avaliar as interferências entre os sistemas com as indicações das

piores situações que se podem encontrar, após ter-se identificado que os materiais

podem ter características parecidas ou até serem os mesmos em ambos sistemas.

Todavia, como os riscos inerentes à ambientes perigosos é evidente, os

espaços avaliados são caracterizados e denominados de zonas,

4.3.1 Classificação e medidas das zonas de risco

No quadro 5 de descrição dos tipos de zonas de risco, os três primeiro itens

estão relacionados a avaliação dos locais em que uma atmosfera explosiva

composta por uma mistura de ar e substâncias inflamáveis na forma de gás, vapor

ou névoa em condições normais de operação. Já os três últimos itens relacionam-se

diretamente com a avaliação de locais e uma possível atmosfera explosiva na forma

de uma nuvem de pó combustível no ar. (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Quadro 5 – Descrição das Zonas de risco

ZONA DESCRIÇÃO

Zona 0 Mistura continuamente presente ou presente por longos períodos

Zona 1 Mistura com provável ocorrência ocasional

Zona 2 Mistura não é provável ou presente por curtos períodos

Zona 20 Continuamente presente ou presente por longos períodos

Zona 21 Provável ocorrência ocasional

Zona 22 Não é provável ou presente por curtos períodos

Fonte: adaptado de (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Em caso de ambientes identificados como zonas 2 ou 22, estes podem ou

não requerer medidas de proteção suplementar, a depender de cada caso, tipo de

Page 54: Sistema de Gás e SPDA

53

zona e outras características. Em zonas 1 ou 21, devem ser tomadas medidas

específicas de proteção quando houver peças isoladas ao longo da tubulação, como

em uma descarga disruptiva, que pode ser evitada com a utilização por exemplo de

centelhadores. Em ambientes denominados por zonas 0 ou 20, deve-se garantir as

indicações anteriores somadas a recomendações suplementares.

4.3.2 Tubulações de gás combustível em postos de abastecimento

A atmosfera presente em postos de abastecimento de combustível pode ser

considerada como zonas 2 e 22, e caso exista neste intervalo uma instalação

metálica, esta deve ser ligada à terra. Todas as instalações para distribuição de gás

combustível e conjuntamente com os acessórios como as linhas e suportes de

encaminhamento, devem ser conectadas as estruturas de aço com ligações ao

SPDA. (ABNT NBR 5419-3, 2015)

4.3.3 Tubulações de gás combustível em pátios ou tanques

Os tanques metálicos e afins devem ser interligados ao eletrodo de

aterramento a depender de suas dimensões horizontais. Já para certos tipos de

estruturas utilizadas com a finalidade de armazenamento de fluidos inflamáveis são

normalmente autoprotegidos, sem espaços que permitam um centelhamento,

portanto não requerem proteção adicional.

4.3.4 Tubulações de gás combustível em materiais metálicos

Os quesitos importantes relatados na norma NBR 5419 sobre as instalações

e linhas de tubulações no quesito de aplicações específicas tratam sobre tubulações

metálicas externas que devem ser conectadas ao eletrodo de aterramento a cada 30

metros, serem aterradas particularmente ou ainda serem interligadas ao nível do

solo a elementos já aterrados.

Page 55: Sistema de Gás e SPDA

54

5 PROTEÇÃO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO INTERNA DE

GÁS

5.1 MEDIDAS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS

As MPS, ou medidas de proteção contra surtos causados por LEMP -

impulsos eletromagnéticos causados por descargas atmosféricas, que acarretam

danos às instalações - podem incluir vários equipamentos e formas para garantia de

proteção dos sistemas internos de uma edificação, principalmente a tubulação de

gás, todavia dois itens básicos são mais utilizados, como a blindagem magnética

que utiliza cabos ou dutos blindados, são o aterramento e a equipotencialização. O

aterramento conduz e dispersa as correntes da descarga atmosférica para o solo via

subsistema de aterramento de um SPDA, e a equipotencialização minimiza as

diferenças de potencial e pode reduzir o campo magnético.

Danos permanentes no sistema de distribuição interna de gás combustível

podem surgir tanto pelos efeitos diretos das descargas atmosféricas, quanto através

de surtos conduzidos e induzidos, como também pelos efeitos de campos

eletromagnéticos irradiados. Portanto, as medidas de proteção são utilizadas no

intuito de dizimar ou minimizar esses efeitos, com o uso da equipotencialização dos

sistemas, de dispositivos de proteção contra surto, a isolação elétrica entre as partes

ou de outras formas que visam garantir a segurança dos sistemas.

5.1.1 Implementação de MPS em estrutura existente

Existem diversas MPS e inclusive, algumas delas são específicas para

tratamento de possíveis danos, como danos a pessoas devido a choque elétrico,

que podem ser tratadas, dentre outras formas, a isolação adequada das partes

condutoras expostas; ou como danos físicos às estruturas, sendo implementado

todo o sistema de proteção contra descargas atmosféricas - SPDA; e para redução

de danos ou falhas a sistemas internos, como o sistema de distribuição de gás,

Page 56: Sistema de Gás e SPDA

55

podem ser implementadas medidas como o aterramento e a equipotencialização,

sistema de DPS coordenado e outros. (ABNT NBR 5419-1, 2015)

Formas de implementação de MPS, relacionando o SPDA ao sistema de

distribuição interna de gás combustível, serão tratados no item sobre a relação entre

o sistema de gás e os subsistemas; mas, algumas maneiras que visam a melhoria

de um SPDA podem ser: a integração das fachadas e telhados metálicos existentes

ao sistema externo; a utilização de armaduras de aço com continuidade elétrica da

parte superior até o aterramento; a instalação de condutores de equipotencialização

flexíveis através das juntas de dilatação entre blocos adjacentes reforçados, mas

estruturalmente separados; e, a redução da distância entre os condutores de

descida e também da largura da malha do subsistema de aterramento. (ABNT NBR

5419-4, 2015)

5.1.2 Distância de segurança

De acordo com as inspeções que devem ser realizadas no traçado da rede

interna de distribuição de gás combustível, no que tange às partes aparentes, dentre

outros, devem ser verificados os afastamentos e as interferências destas instalações

com as instalações elétricas, e com as demais instalações presentes na edificação.

Em caso de os afastamentos não serem considerados, o tipo de não conformidade

para critérios de aceitação é considerado como maior. (ABNT NBR 15923, 2011)

Em casos onde se faz necessário e possível a isolação elétrica, entre o

subsistema de captação ou de descida e as partes metálicas de outros sistemas da

edificação, como o de gás, deve ser adotada uma distância entre as partes, que seja

maior que a distância de segurança "s", que pela NBR 5419-3 é:

𝑆 = 𝑘𝑖

𝑘𝑚 × 𝑘𝑐 × 𝐿

(1)

Page 57: Sistema de Gás e SPDA

56

Onde:

S - distância de segurança

ki - depende do nível de proteção escolhido para o SPDA (Tabela 4)

kc - depende da descarga atmosférica pelos condutores de descida (para

fins práticos Tabela 5)

km - depende do material isolante (Tabela 6)

L - é o comprimento expresso em metros (m), ao longo do subsistema de

captação ou de descida, desde o ponto onde a distância de segurança deve ser

considerada até a equipotencialização mais próxima.

Tabela 4 – Isolação do SPDA externo (ki)

Nível de proteção do SPDA ki

I 0,08

II 0,06 III e IV 0,04

Fonte: (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Tabela 5 – Isolação do SPDA externo (km)

Material km

Ar 1,0

Concreto e tijolos 0,5 Fonte: (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Tabela 6 – Isolação do SPDA externo (valores aproximados de kc)

Número de descidas (n) kc

1 (somente para SPDA isolado) 1,00

2 0,66

3 ou mais 0,44 Fonte: (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Page 58: Sistema de Gás e SPDA

57

Com a finalidade de exemplificar a fórmula e definir uma distância de

segurança entre o SPDA e uma tubulação metálica de distribuição de gás

combustível em um prédio com 60 unidades habitacionais, 15 andares, com 3

metros por andar e com apenas uma equipotencialização a nível do solo.

Para os coeficientes, será adotado um SPDA com o nível de proteção igual a

I, com o material isolante sendo o ar e com uma descida de seu subsistema. Para o

comprimento 'L' será adotado o valor de 30m (determinado pelo item de estruturas

com risco de explosão), medida menor que a altura do prédio igual a 45m. Sendo

ratificado, que essa distância é o valor entre a equipotencialização mais próxima da

região analisada para garantir uma distância mínima de afastamento.

𝑆 = 0,08

1,0 × 1,00 × 30

(2)

𝑆 = 2,40 𝑚 (3)

Portanto, como a distância "d" deve ser maior que a distância de segurança

calculada, tem-se que d ≥ 2,40m. Isto significa que a tubulação de gás deve possuir

uma distância de 2,40 metros de afastamento de um subsistema de descida do

SPDA nas situações descritas para a exemplificação dada.

Certo que, com uma equipotencialização entre os sistemas, mais próximo da

região analisada, a distância de segurança reduzirá substancialmente, assim como o

afastamento adotado, podendo, pela equação, chegar até um valor nulo.

De acordo com a NBR 15526, em suas descrições sobre afastamento

mínimo na instalação de tubos para gás de forma aparente, em relação a

instalações de água, vapor, sistemas elétricos de baixa tensão e outros, o máximo

que esta determina tanto de redes em paralelo quanto em cruzamentos é de 50mm

para esta distância mínima. E quanto a tubulações enterradas, o afastamento

mínimo deve ser de 5 metros da entrada de energia elétrica (12000V ou superior) e

seus elementos, como malhas de terra de para-raios.

Page 59: Sistema de Gás e SPDA

58

5.2 EQUIPOTENCIALIZAÇÃO

"A equipotencialização é um conjunto de medidas que visa a redução das

tensões nas instalações causadas pelas descargas atmosféricas a níveis

suportáveis para essas instalações." (ABNT NBR 5419-4, 2015, p. 5)

É obtida através da interligação do SPDA com as instalações metálicas,

partes condutivas externas, linhas elétricas conectadas à estruturas e sistemas

internos (entre eles, o sistema de distribuição interna de gás).

Como as correntes elétricas provenientes de descargas atmosféricas podem

fluir para outros sistemas, a equipotencialização deve ser garantida, e obtida por

meio da interligação do SPDA, dentre outros, com o sistema de distribuição interna

de gás combustível. Os meios desta interligação podem ser: direto, através de

condutores de ligação, Figura 20; indireto, através de DPS (dispositivos de proteção

contra surtos), Figura 21; e indiretos, com uso de DPS centelhadores, onde as

conexões diretas não sejam permitidas, Figura 22. (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Figura 20 – Exemplo de ligação direta

Fonte: (SMAR, 2012)

Page 60: Sistema de Gás e SPDA

59

Figura 21 – Exemplo de ligação indireta com DPS

Fonte: (FURSE, 2015)

Figura 22 – Exemplo de ligação indireta com DPS Centelhador

Fonte: (DEHN, 2015)

Page 61: Sistema de Gás e SPDA

60

Na edificação, a equipotencialização deve ser garantida, dentre outros, para

as tubulações metálicas de água, de gás combustível, de esgoto, e outros elementos

metálicos associados a estas. (ABNT NBR 5410, 2008, p. 146)

As interligações equipotenciais através de fios, cabos, chapas e outros

materiais, devem seguir o recomendado na tabela 7, com o mínimo de área

necessária de acordo com o material escolhido. A figura 23 ilustra a

equipotencialização indicada para tubos de gás (item 3b na imagem) segundo a

NBR 5410.

Tabela 7 – Dimensões mínimas dos condutores em uma equipotencialização

MODO DE INSTALAÇÃO

MATERIAL

ÁREA DA SEÇÃO

RETA (mm²)

ÁREA DA SEÇÃO RETA

(mm²)

Externo Interno

Não enterrado Cobre 16 6

Alumínio 25 10

Aço galvanizado a fogo 50 16

Enterrado Cobre 50 Não aplicável

Alumínio Não aplicável Não aplicável

Aço galvanizado a fogo 80 Não aplicável Fonte: adaptado de (ABNT NBR 5419-3, 2015

Figura 23 – Equipotencialização principal de tubulações metálicas

Fonte: (ABNT NBR 5410, 2008)

Page 62: Sistema de Gás e SPDA

61

5.3 DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS

Os DPS, ou dispositivos de proteção contra surtos, se destinam a limitar as

sobretensões e desviar as correntes provenientes de surtos. Sua utilização

complementa a proteção interna de um sistema de proteção contra descargas

atmosféricas, de forma que são utilizados como elementos de equipotencialização.

Também é conhecido como supressor de surtos ou protetor contra surtos elétricos,

pois cada empresa fabricante tem sua denominação, no anexo 2 podem ser

observados diferentes tipos de DPS.

O princípio de funcionamento de um DPS é baseado na mudança de sua

impedância interna, que diminui com o aumento da tensão em seus terminais,

permitindo assim um desvio da corrente de surto para o sistema de aterramento,

evitando que no equipamento ou sistema protegido apareça uma tensão acima

daquela que ele possa suportar. (SANTOS, 2014)

São divididos quanto a sua aplicação em três tipos (Classe I, Classe II e

Classe III), e são dispostos ao longo da instalação, de acordo com o equipamento ou

sistema que se deseja proteger. O Classe I protege toda a instalação contra os

efeitos de uma descarga atmosférica direta na edificação, na rede de distribuição da

concessionária ou no aterramento da instalação. O Classe II protege os circuitos que

se originam do quadro, contra as sobretensões residuais do DPS Classe I ou

sobretensões induzidas na instalação causadas por descargas atmosféricas

remotas. Os DPS de Classe III têm a função de proteger os equipamentos elétricos

e eletrônicos contra sobretensões originadas dentro da própria instalação, causadas

pela variação de tensão que se originam da partida de motores, acionamento de

disjuntores ou outros tipos de comutação. (SANTOS, 2014)

Os DPS possuem capacidades variadas que também dependem de sua

classe. O Classe I, possui a capacidade mínima de 12,5 kA de corrente de impulso e

são destinados a proteção contra descargas diretas; a capacidade mínima do

Classe II é de 5kA de corrente nominal, é destinado à proteção contra descargas

indiretas e sobretensões de manobra; por fim, classe III é instalado próximos aos

equipamentos eletro-eletrônicos, pois proporcionam uma menor tensão residual.

São posicionados com o uso do conceito de zonas de proteção como na Figura 24.

Page 63: Sistema de Gás e SPDA

62

Figura 24 – Proteção dos DPS por zonas

Fonte: (FINDER, 2011)

5.3.1 PRBT

Com a finalidade de excluir ou minimizar os efeitos de sobretensões,

derivadas de descargas atmosféricas que atingem redes de distribuição de

concessionárias elétricas e/ou vizinhança da edificação avaliada, sobre as

instalações internas, incluindo o sistema de distribuição de gás combustível, podem

ser aplicados os PRBT, pára-raios de baixa tensão para rede de distribuição

secundária. O PRBT é um DPS utilizado em redes convencionais ou isoladas,

conforme Figura 25, e possui o funcionamento semelhante a uma chave automática,

quando a sobretensão transitória aparece, a chave se fecha ligando a fase e o

neutro, desviando o surto elétrico para o aterramento via neutro da rede elétrica.

Imediatamente após o término da sobretensão, a chave se abre e o circuito elétrico

volta ao normal.

Figura 25 – PRBT

Fonte: (CLAMPER, 2011)

Rede Convencional Rede Isolada

Page 64: Sistema de Gás e SPDA

63

O PRBT é ligado entre o condutor fase e o neutro dos circuitos elétricos,

principalmente na entrada da edificação, antes do quadro de medição, conforme

ilustrado na Figura 26. Assim, os surtos provenientes das descargas atmosféricas,

principalmente os efeitos por LEMP, derivados das linhas principais de distribuição são

inicialmente detectados pelo PRBT. Portanto, a utilização deste DPS, auxilia na

proteção do sistema de distribuição interna de gás combustível, sendo aplicado em

conjunto com outras medidas de proteção.

Figura 26 – Instalação do PRBT

Fonte: (CLAMPER, 2011)

5.3.2 DPS e Centelhadores

Como já salientado, o DPS ou dispositivo de proteção contra surtos se

destina a limitar as sobretensões e desviar as correntes de surto. O tipo centelhador

de isolamento é um componente com distância de isolamento suficiente para

separar eletricamente partes condutoras da instalação, que desvia ou reduz parte do

surto elétrico por meio de centelhamento interno. (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Page 65: Sistema de Gás e SPDA

64

Os surtos são efeitos transitórios causados por LEMP (pulso eletromagnético

devido às descargas atmosféricas) que aparecem na forma de sobretensão e/ou

sobrecorrente.

O SPDA não protege as instalações internas contra os surtos, portanto as

medidas de proteção (MPS) completas seriam a união deste com as

equipotencializações e o DPS, para uma segurança completa da edificação. Os DPS

podem ser de dois tipos, o de fixação em trilho, com necessidade de um quadro com

barramentos (BEP - barramento de equipotencialização principal, ou BEL -

barramento de equipotencialização local) Figura 27, ou o DPS tipo centelhador

demonstrado na Figura 28. Todos devem ser instalados de modo a poderem ser

inspecionados.

Figura 27 – DPS

Fonte: (CLAMPER, 2015)

Figura 28 – DPS Centelhador

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Page 66: Sistema de Gás e SPDA

65

Para as tubulações metálicas de gás (ou de outro produto como água) que

possuam peças isolantes intercaladas em seus flanges, estes segmentos deverão

ser interligados direta ou indiretamente. Quando nestes casos for requerida a

inserção de luva isolante, esta deve ser provida de DPS Centelhador. (ABNT NBR

5410, 2008)

Figura 29 – Uso de DPS Centelhador como proteção de junta

Fonte: (DEHN, 2015)

5.4 RELAÇÃO ENTRE O SISTEMA DE GÁS E OS SUBSISTEMAS

Para a devida avaliação quanto à proteção da rede de distribuição interna de

gás combustível, através da análise das interferências com o SPDA já descritas,

cabe o desenvolvimento dos parâmetros das possíveis medidas de proteção deste

sistema com as determinações previstas em normas e manuais técnicos, além das

interpretações dos mesmos ligados com a prática da implantação das redes.

Como já analisado, a principal norma que trata sobre as redes de

distribuição interna para gases combustíveis em instalações residenciais e

comerciais, tanto o projeto quanto a execução, descreve sobre o assunto:

"A tubulação da rede de distribuição interna, com relação ao sistema de proteção

de descargas atmosféricas (SPDA), deve ser conforme a ABNT NBR 5419. É

proibida a utilização de tubulações de gás como condutor ou aterramento elétrico."

(ABNT NBR 15526, 2012, p. 14)

Com isso, são necessárias as determinações da NBR 5419 no que tange as

tubulações de gás, sejam metálicas ou outrem, e desta forma garantir a segurança

do sistema completo de fornecimento de gás combustível, como de toda a edificação

em caso de algum surto ou dano grave provenientes de descargas atmosféricas.

Page 67: Sistema de Gás e SPDA

66

5.4.1 Quanto ao subsistema de captação

Tubulações metálicas e tanques contendo misturas explosivas ou

prontamente combustíveis podem ser considerados como captores naturais e partes

de um SPDA, desde que elas sejam construídas de material com espessura não

inferior às recomendadas (como exemplo do cobre, que não pode ser inferior a 4mm

de espessura), e que a elevação de temperatura da superfície interna no ponto de

impacto não constitua alto grau de risco. O que descaracteriza claramente a

possibilidade de a tubulação de gás combustível locada em terraços ou coberturas

de edificações serem utilizadas com o propósito de captores naturais. (ABNT NBR

5419-3, 2015)

Para a proteção de equipamentos externos, como antenas, sensores e

tubulações metálicas (onde se incluem os tubos para distribuição de gás), estes

devem ser trazidos para a zona ZPR 0B, sendo utilizado um sistema de captação

para protegê-los contra descargas diretas. Em edifícios altos, existe a

recomendação pelo uso do subsistema do tipo esferas rolantes, com a finalidade de

aumentar a proteção da tubulação instalada no terraço ou nas laterais mais altas do

edifício. Este exemplo pode ser visualizado na Figura 30 e exemplificado na Figura

31. (ABNT NBR 5419-4, 2015)

Figura 30 – Proteção sob o subsistema de captação

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Page 68: Sistema de Gás e SPDA

67

Figura 31 – Proteção dos captores

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Figura 32 – Tubulação de gás e subsistema de captação

Fonte: (AMORIM, 2012)

Page 69: Sistema de Gás e SPDA

68

Portanto, para as tubulações de gás combustível presentes em telhados,

terraços ou afins, não se encontrando na zona ZPR 0A onde podem sofrer impactos

diretos de descargas atmosféricas, estas poderão ser apenas equipotencializadas

indiretamente, pois a ligação direta caracteriza-o como parte do subsistema de

captação, o que não é permitido, além da existência de proteção catódica. Nas

Figuras 32 e 33 estão exemplos de não conformidades em tubulações de gás

próximas à subsistemas de captação.

Figura 33 – Tubulação de gás sem equipotencialização

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Nas figuras 34 e 35, pode-se verificar os exemplos de ambos tipos de

ligação para equipotencialização, ratificando que apenas a indireta é possível.

Figura 34 – Ligação direta em tubo de gás

Fonte: (VALENCIA, 2014)

Page 70: Sistema de Gás e SPDA

69

Figura 35 – Ligação indireta com subsistema de captação

Fonte: (INGESCO, 2013)

Para abrigos de armazenamento de gás combustível ou de medição no

telhado, terraço ou afins, estes devem possuir medidas específicas para proteção de

suas estruturas, como um SPDA adequado com as devidas equipotencializações ou

um SPDA exclusivo.

Figura 36 – Abrigo de gás em terraço de edificação

Fonte: (ABNT NBR 13523, 2008)

Page 71: Sistema de Gás e SPDA

70

5.4.2 Quanto ao subsistema de descida

As instalações metálicas podem ser consideradas como condutores naturais

de descida desde que, dentre outros motivos, não sejam tubulações contendo

misturas inflamáveis ou explosivas. Com isso, as tubulações para distribuição de gás

combustível são descartadas da possibilidade de serem usadas como subsistema

de descida. (ABNT NBR 5419-3, 2015)

"Proibido uso das instalações de gás como condutor [...]". (ABNT NBR 15526,

2012, p. 14)

Com o propósito de reduzir a probabilidade de danos devido às descargas

atmosféricas fluindo pelo SPDA, dentre outras, a equipotencialização com as partes

condutoras de uma estrutura deve ser garantida. As tubulações de gás devem ser

equipotencializadas com o SPDA. (ABNT NBR 5419-3, 2015).

De acordo com o tipo de SPDA determinado em uma estrutura, este protege

contra as ações diretas das descargas atmosféricas, tanto os equipamentos e

instalações presentes do terraço de uma edificação, quanto em boa parte da lateral

do prédio. Portanto, para os trechos mais altos da edificação, a tubulação de gás

está no interior da zona ZPR 0B e com isso protegida pelos captores. As medidas

que devem ser tomadas são: a garantia do afastamento mínimo maior que a

distância de segurança, somada a equipotencialização entre os sistemas através de

ligação indireta, pois a ligação direta caracteriza a tubulação como parte do

subsistema de descida do SPDA, o que não é permitido, além da existência de

proteção catódica.

Nos trechos mais baixos do prédio, dimensões estas que devem ser

confirmadas através dos cálculos de limite de eficiência dos captores aplicados no

SPDA projetado, a tubulação de gás deve ser equipotencializada através de DPS

Centelhador (ligação indireta), e conjuntamente garantida a distância de segurança

com base no afastamento entre o local avaliado e o ponto equipotencializado mais

próximo.

Mesmo o sistema de distribuição de gás combustível não estando aparente,

a qual é a pior situação, ou seja, estando engastado na alvenaria do prédio ou em

Page 72: Sistema de Gás e SPDA

71

seu interior, todas as circunstâncias devem ser avaliadas, pois além dos efeitos

diretos que podem existir, as descargas atmosféricas podem gerar o LEMP, que

também ocasionará danos aos sistemas internos, conforme as Figuras 37 e 38.

Figura 37 – Danos em tubulação de gás em virtude de descargas

Fonte: (CUTTING EDGE, 2009)

Figura 38 – Furos em tubos de gás em virtude de descargas

Fonte: (CUTTING EDGE, 2009)

Para os materiais que não possam ser ligados ao SPDA, como tubos em

multicamada, seus conectores podem ser equipotencializados e sua aplicação

interna ao prédio é indicada.

O item sobre acoplamentos, da NBR 15526, como roscas, flanges, solda ou

compressão, não trata sobre a equipotencialização destes elementos. Esta ligação

indireta entre ambos trechos da tubulação, isolando o acoplamento em uma possível

passagem de corrente derivada de uma descarga atmosférica, se faz necessária e é

Page 73: Sistema de Gás e SPDA

72

amplamente utilizada em áreas industriais, Figura 39, onde os efeitos podem ser de

maiores proporções.

Figura 39 – Equipotencialização de junta em flange

Fonte: (PHOENIX CONTACT, 2015)

Para os abrigos de medidores, reguladores ou cilindros próximos ao

subsistema de descida do prédio, estes devem ser equipotencializados, através de

ligações indiretas, a depender do material e da proteção aplicada nos mesmos.

Analisando a Figura 40, podem-se observar ligações diretas entre os componentes,

porém o referido cabo de ligação passa por instalações internas à edificação

conforme Figura 41, e deve ser interligadas ao BEP ou ao BEL, com o uso de DPS.

Figura 40 – Equipotencialização em medidores individuais

Fonte: (CUTTING EDGE, 2009)

Page 74: Sistema de Gás e SPDA

73

Figura 41 – Equipotencialização em instalações internas

Fonte: (CUTTING EDGE, 2009)

A equipotencialização é uma MPS de grande importância, mas também de

difícil aplicação na área de gás combustível, já que fatores complexos no momento

da instalação são determinantes, e muitos instaladores ainda não se sentem

seguros para a realização do serviço e garantia de segurança do sistema. Segue um

caso de sugestão da medida de proteção contra surtos:

"CAPÍTULO XI - EQUALIZAÇÃO DE POTENCIAIS - Seção I Generalidades - Art.

141. A equalização de potenciais será obrigatória para todas as edificações com

SPDA a serem construídas a partir da publicação desta IN, sendo facultativas para

as edificações já construídas ou em construção. Art. 142. A equalização de

potencial constitui a medida mais eficaz para reduzir os riscos de incêndio,

explosão e choques elétricos dentro do volume a proteger." (IN10, 2014)

Conforme avaliado no anexo 3, as tubulações de cobre devem ser pintadas

conforme indicações das normas brasileiras vigentes, o que pode garantir uma

proteção catódica, a depender do tipo de tinta utilizado. Isso implica em um possível

descarte da forma direta de equipotencialização entre os sistemas, sendo possível

apenas a ligação indireta, através de DPS Centelhador, nos modelos já

apresentados no item correspondente.

Page 75: Sistema de Gás e SPDA

74

5.4.3 Quanto ao subsistema de aterramento

As armaduras de aço interconectadas nas fundações de concreto ou outras

estruturas metálicas subterrâneas disponíveis podem ser utilizadas como eletrodo

de aterramento. (ABNT NBR 5419-3, 2015)

Sem as devidas observações quanto à tubulações contendo misturas

inflamáveis ou combustíveis na norma NBR 5419, entende-se que as premissas

tomadas nos demais subsistemas do SPDA devem ser continuadas, sendo assim as

instalações de distribuição de gás combustíveis não devem ser usadas como

eletrodos de aterramento em caso de tubos metálicos, pois caso não o sejam, no

exemplo do uso de tubos em polietileno de alta densidade, não o podem ser por

restrição normatizada.

"Proibido uso das instalações de gás [...] como aterramento". (ABNT NBR 15526,

2012, p. 14)

Conforme analisado no item de distância mínima entre as tubulações

enterradas de gás e SPDA, o mínimo estabelecido na ABNT NBR 15526 é de 5m da

entrada de energia elétrica e seus elementos como "malhas de terra de pára-raios".

E na impossibilidade da ocorrência deste afastamento, outras medidas devem ser

implantadas para garantir a atenuação da interferência eletromagnética gerada pelas

"malhas" sobre a tubulação de gás.

Para tubulações metálicas enterradas, pode-se inferir que qualquer descarga

ou efeito que atingir a mesma, será imediatamente dispersado no solo. Todavia,

como o limite de profundidade de redes para gás, é pequeno (com o permitido de

0,5m do nível do solo para redes internas), a interligação com o subsistema de

aterramento do SPDA se faz necessário e é uma garantia maior de segurança para

a instalação. Na Figura 42, a instalação de cobre para gás, está interligada ao SPDA

através do barramento de equipotencialização principal da edificação.

Page 76: Sistema de Gás e SPDA

75

Figura 42 – Demonstração de equipotencialização de tubulação aterrada

Fonte: (LUIZ, 2015)

Para avaliar as possíveis interferências da rede interna de gás combustível

enterrada, com início em uma casa de gás ou abrigo de medição de vazão e

regulagem de pressão para o gás combustível e finalizando nos pontos de consumo

no interior da edificação, são separados três casos deste dimensionamento. O qual

o primeiro, a Figura 43, é o pior dos casos e já foi abordada a sua resolução como

uma ligação indireta através de DPS centelhador (quantos forem necessários), no

subsistema de aterramento e de descida.

Figura 43 – Rede enterrada e aparente na fachada

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Page 77: Sistema de Gás e SPDA

76

No segundo caso, Figura 44, a tubulação de gás adentra na edificação

passando totalmente engastada na alvenaria, o que não a impede dos efeitos de

LEMP e demais danos caudados pelos raios, as medidas de proteção do primeiro

caso se adéquam perfeitamente a este.

Figura 44 – Rede enterrada e interligação através do BEP

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Para o terceiro caso, a rede de gás se direciona totalmente enterrada à

edificação, entrando nesta pelo subsolo, garagem ou área comum, estando

totalmente protegida contra os efeitos diretos das descargas atmosféricas.

Internamente é necessária a ligação com o subsistema de aterramento visando a

proteção contra LEMP, através do BEP, e em casos de exposição externas, deve-se

realizar a equipotencialização através de DPS.

Figura 45 – Rede enterrada e protegida no interior da edificação

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Page 78: Sistema de Gás e SPDA

77

Caso necessário, os abrigos e centrais de gás devem ser interligados ao

subsistema de aterramento da edificação, anexo 4, possuindo um SPDA próprio com

todos os subsistemas inclusos, ou apenas sendo equipotencializado com o principal.

A principal característica para que seja definido um dos casos abordados, é a

posição do abrigo em relação a zona de segurança.

Caso o abrigo ou casa de gás esteja localizado na ZPR 0B, significa que

está protegido contra os efeitos diretos das descargas atmosféricas, Figura 46. Caso

contrário, estando na ZPR 0A, deve possuir um SPDA completo, com subsistema de

captação, descida e aterramento, e todo o estudo para tal necessidade deve ser

realizado, Figura 47.

Figura 46 – Abrigo em ZPR0B

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Figura 47 – Abrigo em ZPR0A

Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)

Page 79: Sistema de Gás e SPDA

78

CONCLUSÃO

O Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas é um conjunto de

elementos, de métodos, de estudos e técnicas que trabalhados seguindo as normas

da ABNT, desenvolve uma boa proteção para edifícios e estruturas.

Contudo, o SPDA é um assunto muito complexo e técnico, e mesmo em sua

síntese, alguns pontos se mostram muitos difíceis de não serem tratados de uma

forma conceitual. Quanto maior for a sintonia e a coordenação entre os projetos e

execuções das estruturas a serem protegidas e do SPDA, melhores serão as

soluções adotadas possibilitando otimizar custo dentro da melhor solução técnica

possível. Preferencialmente, o próprio projeto da estrutura deve viabilizar a utilização

das partes metálicas como componentes naturais do SPDA.

O conteúdo deste trabalho foi suficientemente esclarecedor, atingindo sua

proposta inicial de proteção ao sistema de gás combustível, dando uma visão clara e

bem objetiva para diversas formas de pára-raios, descargas atmosféricas, sistemas

de aterramentos e níveis de proteção. Todo o contexto tratado nesse trabalho

servirá como porta de entrada para novas pesquisas e estudos, dando uma visão

mais ampla para diversas técnicas do extenso ramo da engenharia, e da proteção

do sistema de distribuição de combustível.

Com base em toda a pesquisa realizada para montar este trabalho, um

amplo e valoroso conhecimento sobre todo o assunto tratado pôde ser adquirido.

Muito dos assuntos aqui apresentados foram pesquisados de artigos e livros, porém

cada texto lido e cada site visitado foram cuidadosamente avaliados, e toda essa

experiência serviu principalmente como um estudo pessoal.

Esta trabalho de conclusão de curso também visa a implementação destas

idéias nas etapas práticas e possíveis alterações em instruções de trabalho e

procedimentos ligados à montagem de redes internas em empresas e

concessionárias de distribuição de gás. Ensaios e testes com os DPS e

centelhadores também são necessários, para a determinação de uso de aparelhos e

Page 80: Sistema de Gás e SPDA

79

equipamentos específicos; assim como visitas técnicas a serem realizadas em

empresas que já trabalham com a interligação e equipotencialização entre os

sistemas e principalmente com o MPS.

"O cobre é o melhor condutor de energia e de participação fundamental na

instalação de pára-raios (SPDA) para a proteção do seu patrimônio e da sua vida."

(PROCOBRE, 2003, p. 1)

O cobre é um dos materiais mais utilizados em ambos os sistemas, e as

sobretensões e sobrecorrentes podem seguir em direção à rede de gás sem as

devidas medidas de proteção contra as descargas atmosféricas, que irão proteger

não somente a tubulação de gás do impacto direto com uma grande força de

colisão, quanto de um aumento gradativo da temperatura no local atingido, em um

breve instante do início da descarga.

Todavia, mesmo com as proteções devidas, como o PRBT instalado na

entrada de fornecimento de energia elétrica, que protege toda a edificação de

possíveis surtos por LEMP, mesmo com o uso adequado de vários tipos de DPS,

como os Classes I e II, é importante o uso do DPS Classe III diretamente nos

aparelhos eletro-eletrônicos dentro da residência, para assegurar a proteção sob o

ajuste fino dos finais das correntes e variações de tensão que podem afetar estes

sistemas com a queda de uma descarga atmosférica a quilômetros de distância.

Por fim, os requisitos mínimos para a proteção do sistema de distribuição

interna de gás combustível foram apresentados, comparando com as instalações do

sistema de proteção contra descargas atmosféricas e suas interferências.

Page 81: Sistema de Gás e SPDA

80

REFERÊNCIAS

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documentação - Artigo em publicação periódica científica impressa -

Apresentação. Rio de Janeiro: ABNT, 2003.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6023: Informação e

documentação - Referências - Elaboração. Rio de Janeiro: ABNT, 2002.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6024: Informação e

documentação - Numeração progressiva das seções de um documento -

Apresentação. Rio de Janeiro: ABNT, 2012.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6027: Informação e

documentação - Sumário - Apresentação. Rio de Janeiro: ABNT, 2012.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6028: Informação e

documentação - Resumo - Apresentação. Rio de Janeiro: ABNT, 2003.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6034: Informação e

documentação - Índice - Apresentação. Rio de Janeiro: ABNT, 2004.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10520: Informação e

documentação - Citações em documentos - Apresentação. Rio de Janeiro:

ABNT, 2002.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10719: Informação e

documentação - Relatório técnico e/ou científico - Apresentação. Rio de

Janeiro: ABNT, 2011.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12225: Informação e

documentação - Lombada - Apresentação. Rio de Janeiro: ABNT, 2004.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14724: Informação e

documentação - Trabalhos acadêmicos - Apresentação. Rio de Janeiro: ABNT,

2011.

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documentação - Projeto de Pesquisa - Apresentação. Rio de Janeiro: ABNT,

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ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5626: Instalação predial

de água fria. Rio de Janeiro: ABNT, 1998.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15923: Inspeção de rede

de distribuição interna de gases combustíveis em instalações residenciais e

instalação de aparelhos a gás para uso residencial - Procedimento. Rio de

Janeiro: ABNT, 2011.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15526: Redes de

distribuição interna para gases combustíveis em instalações residenciais e

comerciais - Projeto e execução. Rio de Janeiro: ABNT, 2012.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15358: Rede de

distribuição interna para gás combustível em instalações de uso não

residencial de até 400kPa - Projeto e execução. Rio de Janeiro: ABNT, 2014.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5419-1: Proteção contra

descargas atmosféricas. Parte 1: Princípios gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 2015.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5419-2: Proteção contra

descargas atmosféricas. Parte 2: Gerenciamento de risco. Rio de Janeiro: ABNT,

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ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5419-3: Proteção contra

descargas atmosféricas. Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida.

Rio de Janeiro: ABNT, 2015.

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5419-4: Proteção contra

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<https://www.youtube.com/watch?v=7QiNMnDdXQ8>. Acesso em: 15 nov. 2015.

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Catarina: Secretaria de estado da segurança pública, 2014.

Page 87: Sistema de Gás e SPDA

86

ANEXOS

Anexo 1 - Diferentes fontes de danos

Fonte: (ABNT NBR 5419-4, 2015)

Page 88: Sistema de Gás e SPDA

87

Anexo 2 - Quadro com diferentes tipos de DPS x Empresas

ASELCO - DEHN PHOENIX CONTACT

CLAMPER (1) CLAMPER (2)

AMAC GROUP APLICACIONES TECNOLÓGICAS

Page 89: Sistema de Gás e SPDA

88

CITEL COMPLETECH

E2V FRANCE PARATONNERRES

INDELEC INGESCO

RUSTROL - ICC OBO BETTERMANN

Page 90: Sistema de Gás e SPDA

89

Anexo 3 - Estudo sobre a pintura em tubulações de Cobre e o efeito de

proteção catódica

Para a conclusão de uma análise quanto à informação sobre a possível

maneira de se equipotencializar uma tubulação de cobre com tratamento contra

corrosão, que pode funcionar como proteção catódica, tem-se:

"As tubulações de gás com proteção catódica não poderão ser vinculadas

diretamente. neste caso deverá ser instalado um DPS tipo centelhador."

(PROCOBRE, 2003, p. 1)

Para uma análise quanto à efetiva necessidade de pintura da tubulação de

cobre, tem-se:

"Os materiais, equipamentos e dispositivos utilizados na rede de distribuição

interna [...], devem ser resistentes ou estar adequadamente protegidos contra

agressões do meio." (ABNT NBR 15526, 2012, p. 9)

"Para tubulações alojadas em tubo-luva, um dos seus requisitos mínimos é serem

protegidas contra corrosão." (ABNT NBR 15526, 2012, p. 15)

A NBR 15526 indica a proteção contra corrosão das tubulações, levando-se

em consideração o meio onde estão instaladas. Esta alerta sobre a possível

corrosão dos materiais metálicos utilizados para a distribuição de gás combustível, e

para minimizar este efeito, a pintura com tintas que suportem as características do

ambiente é notória. Além de poder ser pintada na cor amarela, a tubulação pode ser

em outra tonalidade a depender do caso e com a utilização de identificação própria,

inclusive, não há menção sobre tubos sem qualquer proteção serem instalados.

A NBR 15358, em seu item sobre inspeções periódicas, requisita que as

tubulações estejam pintadas totalmente, inclusive com relação aos suportes

empregados no traçado de toda a rede.

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Para uma perfeita pintura de uma tubulação metálica como o cobre, algumas

etapas devem ser cumpridas, como limpeza, tempo de secagem entre demãos e

outros, assim como os produtos aplicados, que devem seguir uma ordem de tinta de

fundo e de acabamento. No caso, é necessário uma tinta de fundo do tipo primer, e

logo após uma tinta de acabamento à base de óleo.

Os problemas que surgem com as tintas aplicadas no cobre, apenas são

ligados à uma possível equipotencialização, já que estas lhe conferem proteção

contra corrosão e outras fornecem boa durabilidade à exposição em ambientes

marítimos e afins. Tintas com bases de outros materiais metálicos, principalmente as

de fundo, como o zinco, funcionam como proteção catódica, já que estes materiais

aplicados funcionam como sacrifício em um futuro processo de corrosão, deixando a

tubulação intacta. Outras bases também são promissoras para uma proteção

catódica, como o magnésio e o alumínio.

"Na corrosão eletroquímica o anodo vai gradativamente perdendo massa pois os

íons metálicos vão se transformando em sais. Estes íons formam sais,

dependendo do eletrólito. Alguns exemplos de eletrólitos são: água do mar e o

orvalho da madrugada em áreas industriais poluídas. Durante o processo, os

elétrons saem no anodo em direção ao cátodo, e após receber excesso de

elétrons, o cátodo inverte sua polaridade, passando a ser um anodo, dando

prosseguimento a corrosão eletroquímica que vai acabar destruindo o metal."

(SUMARÉ, 2015)

Além dos revestimentos aplicados nos tubos, o excesso de fluxo de solda

também confere corrosão à tubulação. O potencial é diferente também em casos de

adição de uma tubulação nova em uma antiga, onde a nova se caracteriza como um

anodo, e apresentará corrosão.

Portanto, com a pintura sendo necessária à tubulação de cobre, e esta lhe

conferindo, a depender das tintas aplicadas, uma proteção catódica, a adição de um

DPS do tipo Centelhador é indicada na equipotencialização, e não uma ligação

direta.

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Anexo 4 - Determinação do aterramento da central de gás

Fonte: (PROCOBRE, 2003)

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ECI10AN - (FTC - Salvador)

Magno Bernardo do Nascimento Silva - (71) 9-9989-9192

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