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  • Sistemas de Proteo Contra Descargas

    Atmosfricas (SPDA)

    Projeto Eltrico Industrial

    1

  • 2

    Tpicos Abordados

    9.1- Descargas Atmosfricas

    9.2- Formao das Descargas Atmosfricas

    9.3- Necessidade de Proteo

    9.4- Mtodos de Proteo

    9.4.1- Franklin

    9.4.2- Gaiola de Faraday

    9.4.3- Eletrogeomtrico

    9.5- Dispositivos de Proteo Contra Surtos (DPS)

  • 3

    9.1- Descargas atmosfricas

    O que so descargas atmosfricas?

    So descargas eltricas que ocorrem entre a nuvem (-) e a terra

    (+), com uma corrente de elevada intensidade, podendo chegar

    at a 200 kA.

    Quando ocorre, causa um fenmeno de rara beleza e perigo.

  • 4

    Descargas atmosfricas1

    Descarga Atmosfrica 2 Descarga Atmosfrica 3 Descarga Atmosfrica 4

    Solues Totais - Uma viso geral

    A Soluo Total da ABB Furse para proteo de

    aterramento, iluminao e sistemas eletrnicos proteo

    duradoura e confivel de uma estrutura, seus sistemas

    eletrnicos e pessoal dentro dela.

    Nesta curta animao, demonstramos nossa abordagem da

    Soluo Total, mostrando por que ela essencial no controle de

    perigos, potencialmente perigos que ameaam a vida Os raios e

    as sobretenses transitrias surgem em toda a instalao.

    https://new.abb.com/low-voltage/news/news-archive/total-solution-an-overviewhttps://www.youtube.com/embed/fSfs5dO1wUA?html5=1&rel=0&wmode=transparent&autoplay=1https://www.youtube.com/embed/NMqjRURBsxA?html5=1&rel=0&wmode=transparent&autoplay=1https://www.youtube.com/embed/2pFsiA4p4SA?html5=1&rel=0&wmode=transparent&autoplay=1
  • 5

    Descargas Atmosfricas

    As descargas atmosfricas so perigosas ?

    As descargas atmosfricas causam:

    Srias perturbaes nas redes areas de transmisso e distribuio de energia eltrica;

    Surtos de tenso (sobretenso).

    Queima de equipamentos eletroeletrnicos.

    Causam grandes danos materiais quando atingem residncias, prdios, instalaes comerciais e industriais;

    Impem srio risco de vida as pessoas e animais.

    Como podemos proteger as edificaes das descargas atmosfricas ?

    Por meio de um Sistema de Proteo Contra Descargas atmosfricas (SPDA).

    Uso de Dispositivos de Proteo contra Surtos de Tenso (DPS).

  • 6

    Descargas atmosfricas

    Perguntas sobre raios:

    Pode-se operar aparelhos eltricos e telefnicos durante as

    tempestades?

    possvel proteger equipamentos eltricos e telefnicos contra

    raios?

    Quais so as recomendaes para se proteger dos raios?

    Evitar locais descampados e descobertos;

    Dentro de uma edificao, afastar-se de janelas metlicas,

    paredes, aparelhos eltricos e telefnicos;

    No entrar dentro de rios, lagos e mar;

    Evitar ficar perto de cercas e estruturas elevadas ( torres, caixa

    dgua, rvore, etc.

  • 7

    Descargas Atmosfricas

    Descarga lateral numa

    fachada em Belo

    Horizonte-MG

    rvore atingida por raio

    Descarga lateral numa

    pequena casa

    Descarga direta destruiu 30

    metros de um telhado e lanou

    telhas a 80 metros

  • 8

    Descargas Atmosfricas

    Cristo Redentor, castigado por

    raios, passa por ampla reforma

    Galpo pega fogo aps

    chuva com raios em SC

    Fonte: Notcias sobre raios

    http://raiosnews.blogspot.com/

    http://raiosnews.blogspot.com/
  • 9

    Descargas Atmosfricas

  • 10

    9.2- Formao das Descargas Atmosfricas

    Como so formadas as descargas atmosfricas?

    Distribuio das cargas eltricas das nuvens e no solo.

    A nuvem tem caracterstica bipolar.

  • 11

    Formao das Descargas Atmosfricas

    Relmpago: o claro muito intenso e rpido proveniente de uma

    descarga atmosfrica.

    Trovo: o rudo resultante da onda de choque provocada pelo

    aquecimento instantneo do ar ao ser atravessado por um raio

  • 12

    Descargas Atmosfricas

    Qual a amplitude de um raio ou descarga atmosfrica?

    da ordem de 15 kA, podendo chegar a 200 kA.

    Como a forma tpica de onda de uma descarga atmosfrica?

    Onda tpica de tenso: 1,5 s x 50 s

    Onda tpica de corrente: 8 s x 20 s

    1 a 10s 20 a 50s 100 a 200s

  • 13

    9.3- Necessidade de Proteo

    Como proteger as edificaes?

    O projeto de um SPDA leva em considerao os seguintes

    pontos:

    Tipo de estrutura;

    rea construda;

    Material usado na estrutura;

    Geografia do local e ndice cerunico;

    Tipo de ocupao e seu contedo;

    A partir destas informaes, determina-se o tipo de sistema

    que fornecer a proteo adequada para o local.

  • 14

    Necessidade de Proteo

    Qual tipo de edificao ou estrutura precisa de um sistema de

    proteo contra descargas atmosfrica?

    Em uma torre de estdio necessrio?

    Uma ponte de concreto de grandes dimenses?

    Uma caixa de gua com 10 m de altura?

    Uma indstria petroqumica?

    Em um prdio pblico, com grande afluncia de pessoas ao

    longo do dia?

    Todas as respostas a estas perguntas podem ser encontradas na

    NBR 5419/2005.

  • 15

    Necessidade de Proteo

    O que diz a NBR 5419/2005 sobre a necessidade de proteo?

    Estruturas especiais com riscos inerentes de exploso, tais como

    aquelas contendo gases inflamveis, requerem o mais alto nvel

    de proteo.

    Para os demais tipos de estruturas, deve ser inicialmente

    determinado se um SPDA , ou no, exigido.

    Em muitos casos a necessidade obvia:

    Locais de grande afluncia de pblico;

    Locais que prestam servios pblicos essenciais;

    reas com alta densidade de descargas atmosfricas;

    Estruturas isoladas ou com altura superior a 25 m;

    Estruturas de valor histrico ou cultural.

  • 16

    Necessidade de Proteo

    A NBR 5419/2005 apresenta um mtodo para determinar se um

    SPDA , ou no necessrio numa estrutura.

    a) Definir a densidade de descargas atmosfricas que atingem a

    terra, ou seja, o nmero de raios por Km2 por ano.

    Calculado pela expresso:

    Onde:

    Ng = 0,04 Td 1,25

    (por Km2/ano)

    Ng- Densidade de descargas atmosfricas para a terra por quilmetro

    quadrado por ano.

    Td: o nmero de dias de trovoadas por ano, obtido por mapas

    isocerunicos.

    A seguir so exibidos os mapas isocerunicos do Brasil, obtidos

    por estaes meteorolgicas.

  • 17

    Mapa de curvas isocerunicas (Brasil)

    Fonte: NBR 5419/2005

  • 18

    Mapa de curvas isocerunicas

    Regio Sudeste

    Fonte: NBR

    5419/2005

  • 19

    Necessidade de Proteo

    b) rea de exposio equivalente da estrutura (Ae)

    a rea em torno da estrutura onde os raios que caem so atrados.

    calculada como sendo a rea da edificao aumentada de sua

    altura em todas as suas dimenses.

    Ae = LW + 2HL + 2WH + H 2

  • 20

    Necessidade de Proteo

    c) A frequncia mdia anual de descargas atmosfricas sobre

    uma estrutura (SEM SPDA) dada por:

    Onde:

    Nd = Ae Ng 106

    ( por ano)

    Nd- Nmero provvel de raios que podem atingir a

    edificao por ano;

    Ae- rea de exposio equivalente da estrutura (m2);

    Ng- Densidade de descargas atmosfricas para a terra por

    quilmetro quadrado por ano.

  • 21

    Necessidade de Proteo

    A frequncia mdia anual admissvel de danos Nc

    Possui os seguintes limites reconhecidos pela comunidade

    tcnica internacional:

    Riscos maiores que 10-3 (isto , 1 dano ocorrido na estrutura

    para 1.000 descargas atmosfricas por ano): Valor

    INACEITVEL

    Riscos menor que 10-5 (isto , 1 dano ocorrido na estrutura

    para 100.000 descargas atmosfricas por ano): Valor

    ACEITVEL

  • 22

    Necessidade de Proteo

    d) Definido o valor Nd, aplicam-se cinco fatores de risco,

    relacionados com a edificao em anlise.

    Ndc = A B C D E Nd

    Fatores de ponderao

  • 23

    Fatores de ponderao

  • 24

    Fatores de ponderao

  • 25

    Necessidade de Proteo

    Compara-se o valor calculado de Ndc, com os limites

    estabelecidos:

    Se Ndc 10-3, a estrutura requer um SPDA.

    Se 10-3 > Ndc > 10-5, a convenincia de um SPDA deve ser

    decidida por acordo entre projetista e usurio.

    Se Ndc 10-5, a estrutura dispensa um SPDA.

  • 26

    Nvel de Proteo e Eficincia

    e) Havendo a necessidade de um SPDA, a estrutura a ser

    protegida deve ser classificada segundo o nvel de proteo.

    O nvel de proteo no esta relacionado com a probabilidade

    de queda do raio.

    Tal eficincia esta ligada com a capacidade que o sistema tem

    de captar e conduzir o raio terra.

  • 27

    Classificao quanto ao Nvel de Proteo

  • 28

    Classificao quanto ao Nvel de Proteo

  • 29

    Eficincia Mnima do SPDA

    f) Clculo da eficincia mnima do SPDA

    E = 1

    Nc

    Ndc

    100%

    Nc : frequncia mdia anual admissvel de danos. Valor tpico

    de 10-3.

    Ndc:frequncia mdia anual de descargas atmosfricas sobre

    uma estrutura (SEM SPDA) corrigida.

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