sistema de gás e spda
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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 ATMOSFÉRICASTRANSCRIPT
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
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
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.
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).
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.
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.
vi
"Construímos muros demais e pontes de menos."
(Issac Newton)
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.
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.
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
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
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
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
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
xiv
LISTA DE SÍMBOLOS
≤ - Menor ou igual
≥ - Maior ou igual
= - Igualdade
x - Multiplicação
/ - Divisão
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
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
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.
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.
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
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.
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.
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
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)
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
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)
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.
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.
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.
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
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)
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)
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
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)
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)
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)
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
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.
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)
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.
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)
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.
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.
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
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)
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)
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)
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)
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.
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.
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,
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.
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
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.
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,
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)
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)
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.
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)
59
Figura 21 – Exemplo de ligação indireta com DPS
Fonte: (FURSE, 2015)
Figura 22 – Exemplo de ligação indireta com DPS Centelhador
Fonte: (DEHN, 2015)
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)
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.
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
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)
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)
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.
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)
67
Figura 31 – Proteção dos captores
Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2015)
Figura 32 – Tubulação de gás e subsistema de captação
Fonte: (AMORIM, 2012)
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)
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)
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
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
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)
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.
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.
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)
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)
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)
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
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.
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.
81
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15287: Informação e
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.
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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
descargas atmosféricas. Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na
estrutura. Rio de Janeiro: ABNT, 2015.
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85
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Catarina: Secretaria de estado da segurança pública, 2014.
86
ANEXOS
Anexo 1 - Diferentes fontes de danos
Fonte: (ABNT NBR 5419-4, 2015)
87
Anexo 2 - Quadro com diferentes tipos de DPS x Empresas
ASELCO - DEHN PHOENIX CONTACT
CLAMPER (1) CLAMPER (2)
AMAC GROUP APLICACIONES TECNOLÓGICAS
88
CITEL COMPLETECH
E2V FRANCE PARATONNERRES
INDELEC INGESCO
RUSTROL - ICC OBO BETTERMANN
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.
90
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.
91
Anexo 4 - Determinação do aterramento da central de gás
Fonte: (PROCOBRE, 2003)
92
ECI10AN - (FTC - Salvador)
Magno Bernardo do Nascimento Silva - (71) 9-9989-9192