SPDA sistema de proteção atmosférica

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<p>SPDA: Introduo 1.0 Introduo Raios so fenmenos atmosfricos caracterizados pela formao de correntes eltricas com milhes de volts de potencial e que atingem a superfcie causando prejuzos materiais e mesmo mortes. Normalmente, a temporada de temporais tem inicio em Setembro e vai at Maro. Foi muito longo o caminho para se descobrir a natureza eltrica das descargas atmosfricas e para se chegar a regras aceitveis de proteo para propriedades, aparelhos e principalmente pessoas. At hoje no se tem 100% de proteo, desde que Franklin props pela primeira vez o mtodo de proteo contra raios de um edifcio at os tempos de hoje a proteo mxima que se consegue 98% de eficincia. Veremos neste tutorial os mtodos de Franklin, Faraday e eletromagntico e seus componentes, pois so os nicos com base cientifica comprovada, alm de ver detalhes especficos de algumas aplicaes comuns em nosso dia a dia. Vamos ver algo sobre a corrente eltrica e seu efeito sobre o ser Humano. 1.1 Corrente Eltrica O choque eltrico provocado pelo contato entre um condutor vivo e a massa de um elemento condutor (metlico), a corrente de fuga normal, ou ainda pela deficincia ou falta de isolamento em um condutor ou equipamento. Uma pessoa que neles venha tocar recebe uma descarga de corrente, em virtude da diferena de potencial entre a fase energizada e a terra. A corrente passa pelo corpo humano em direo terra, e seu efeito ser tanto maior quanto forem o contato de superfice do ser humano com a pea energizada e com a terra. Um choque eltrico pode produzir na vitima o que se chama Morte Aparente, isto a perda dos sentidos anoxia(falta de oxignio no crebro), asfixia(ausncia de respirao), anoxemia(ausncia de oxignio no sangue conseqncia da anoxia), parada cardaca devido a falta de fibrilao ventricular, queimaduras superficiais nas reas de contato, queimaduras profundas dependendo da intensidade e durao, atingir rgos vitais e provocar sua destruio ( comum em choques entre as duas mo, uma no vivo e outra na terra. A corrente que passa pelo corpo humano pode ser calculada por: I=U/(Rc1+Rc2+Rcorpo) Rc1 = Resistncia de contato com o condutor vivo Rc2 = Resistncia de contato com a terra Abaixo segue uma tabela com os valores de resistncia e corrente para diversas</p> <p>situaes comuns para 100V/60hz.</p> <p>Situao A corrente entra pela ponta do dedo de uma mo e sai pela ponta do dedo da outra mo (dedos secos) A corrente entra pela palma da mo de uma das mos e sai pela palma da outra mo (Secas) A corrente entra pela ponta do dedo e sai pelos ps calados A corrente entra pela ponta do dedo e sai pelos ps calados ou descalos molhados A corrente entra pela mo atravez de uma ferramenta e sai pelos ps calados e molhados A corrente entra pela mo molhada e sai por todo o corpo mergulhado em uma banheira</p> <p>Resistncia total ohms 15700</p> <p>Corrente no corpo para 100V(miliamperes) 6</p> <p>900</p> <p>111</p> <p>18500</p> <p>5</p> <p>15500</p> <p>6</p> <p>600</p> <p>116</p> <p>500</p> <p>200</p> <p>Relao entre intensidade corrente (AC) x conseqncia</p> <p>Intensidade da corrente 1 miliampre</p> <p>Perturbaes durante choque nenhum Sensao cada vez mais desagradvel, medida que a corrente aumenta ocorre contraes musculares. Sensao dolorosa, contraes violentas, Asfixia, Anoxia, Anoxemia, perturbaes circulatrias. Sensao insuportvel, todos os sintomas anteriores em maior intensidade, fibrilao ventricular. Asfixia imediata, fibrilao ventricular, Alterao muscular, queimaduras Asfixia imediata, parada cardaca, queimaduras graves</p> <p>Estado aps o choque normal</p> <p>Salvamento</p> <p>Resultado final mais provvel normal</p> <p>-</p> <p>1a9 miliAmp.</p> <p>normal</p> <p>Desnecessrio</p> <p>normal</p> <p>9 a 20 miliamp.</p> <p>Morte aparent e</p> <p>Respirao Artificial</p> <p>Restabelecimento</p> <p>20 a 100 miliamp.</p> <p>Morte aparent e</p> <p>Respirao Artificial</p> <p>Restabelecimento ou morte em poucos minutos</p> <p>Acima de 100 miliamp.</p> <p>Morte Aparent e ou morte imediat a Morte Aparent e ou morte imediat a</p> <p>Muito difcil</p> <p>Morte</p> <p>Vrios Amperes</p> <p>Praticamente impossivel</p> <p>Morte</p> <p>SPDA: Raios e Trovoadas</p> <p>2.0 Proteo Pessoal Os raios podem causar a morte de pessoas e animais por vrios efeitos durante a descarga entre nuvem e terra.</p> <p>Quando o lder ascendente, saindo de um solo plano, se encontra com o lder descendente, forma-se a descarga de retorno, que de grande intensidade, produzindo: Elevao da temperatura no centro do raio e como conseqncia, uma violenta expanso do ar, com o rudo de um estrondo, que o trovo. Fortes campos eletromagnticos, em torno do ponto central do raio que se propagam a centenas de metros. Linhas radiais de corrente no solo, com origem no ponto de impacto do raio. Ao longo das linhas de corrente,existiro quedas de tenso, variveis com a resistncia do solo, formando em direo radial concntrico linhas de corrente e em direo de curvas concntricas linhas equipotenciais vide fig.1 Incndio de arvores se o raio for de baixa intensidade e longa durao ou romper-se se for de alta intensidade e baixa durao.</p> <p>Figura 1: Linhas de corrente e equipotenciais</p> <p>3.0 Efeitos sobre os seres vivos So os efeitos que o raio provoca sobre os seres vivos, quando atinge direta ou indiretamente um ser vivo, podem ocorrer pela exposio ao campo eletromagntico e suas correntes de circulao no corpo dos seres vivos. 3.1 Parada cardaca Provocada pela passagem de corrente no troco do ser vivo, que causa fibrilao ventricular com parada cardaca. 3.2 Tenso de passo a tenso entre os ps do ser vivo, ou seja, um passo do mesmo (com os ps separados), com isto ele ficara com os ps em linhas equipotenciais diferentes provocando passagem de corrente pelo seu tronco, num ser vivo bispede isto raramente provoca a morte, pois a parcela de corrente pequena (linhas equipotenciais prximas), j nos quadrpedes geralmente fatal (linhas equipotenciais distantes) maior diferena de potencial, logo maior corrente passando pelo tronco do ser vivo. 3.3 Tenso de toque a tenso provocada pelo toque do ser vivo no condutor durante uma descarga eletromagntica e geralmente provocada pela alta impedncia do condutor, provocando passagem de corrente pelo ser vivo que possui uma impedncia menor que o condutor. 3.4 Descarga Lateral</p> <p> provocado pela descarga do condutor ao ser vivo prximo pelo rompimento da resistncia do ar provocada pela alta tenso na hora da descarga atmosfrica, geralmente quando as pessoas esto em baixo do ponto de descarga (Arvores ou sofrem efeitos dos campos magnticos no lao entre eles e a rvore). 3.5 Descarga direta o caso onde uma pessoa andando em campo aberto recebe diretamente o raio, neste caso ocorre queimaduras e passagem de corrente pelo corao e crebro geralmente levando o ser vivo a morte. Os sobreviventes geralmente so seres que receberam a descarga de um brao menor do raio ou ramo do mesmo, com baixa intensidade. 4.0 Regras prticas de proteo Se estiver em campo aberto, procurar um abrigo fechado. Se no houver abrigo, abaixar-se com os ps juntos e mos sobre os joelhos e aguardar passar a tempestade de trovoada (aproveite para rezar). Nunca ficar na praia durante uma tempestade de trovoada. No permanecer na gua durante a tempestade, pois pde ocorrer diferena de potencial e provocar ocorrncia de corrente no tronco (parada cardaca). No sair a janela para apreciar as tempestades, pois os campos magnticos podero mata-lo. Afastar-se de peas metlicas expostas ao tempo. Proteger os equipamentos eltricos, se no houver proteo desliga-los da rede de energia. Para Equipamentos de dados e telefonia, desligar inclusive as redes de Internet e Telefonia. Aos primeiros sinais de um temporal, planeje o que fazer no caso de ocorrncia das descargas eltricas nas proximidades. Voc pode estimar a distncia de incidncia dos raios usando o mtodo chamado "flash-to-bang" ou "relmpago-trovo". Contando os segundos entre o "claro" do raio e o trovo que voc ouve e multiplicando por 300 tem-se a distncia em metros do local onde ocorreu a descarga. Assim, se voc ver o claro e contar at oito, por exemplo, significa que o raio "caiu" a 2.400 metros do local onde voc se encontra. Para contar os segundos voc pode usar a seqncia...Mil e um, mil e dois, mil e trs etc... A possibilidade de voc ser atingido por um raio em um temporal inicia-se meia hora antes e continua at cerca de meia hora aps sua atividade mxima. Mantenha-se protegido nesse tempo. O raio nunca avisa aonde vai "cair". A melhor proteo se prevenir com antecedncia. Se voc vir o primeiro claro, contar cerca de 30 segundos e depois ver outro claro e contar menos que 30 segundos, j hora de se prevenir, procurando abrigo nas proximidades. Isso porque, normalmente, um raio pode "escapar" do centro de atividade da nuvem e atingir reas a longas distncias. Durante os temporais evite aglomerao de pessoas mantendo pelo menos uma distncia de 5 metros uma da outra. Se voc estiver em locais abertos como campo de futebol, piscina etc, aos primeiros sinais de um temporal abandone imediatamente o local, procurando abrigo em prdios. Nunca seja o ponto mais alto da redondeza. O raio procura sempre os pontos que se sobressaem da superfcie como atrativo descarga. Caso</p> <p>voc esteja em um local descampado, abaixe-se com os joelhos dobrados e as mos na nuca procurando tampar os ouvidos. Nunca procure abrigo sob rvores isoladas ou prdios rsticos como aqueles de proteo para animais, existentes em pastagens. Externamente, nunca fique perto de cercas metlicas, rios, lagos, veculos ou superfcies que conduzam eletricidade. Se voc estiver no alto de um morro, desa para o ponto mais baixo do terreno. Prdios de concreto com fiao eltrica, canalizaes de gua ou de outro tipo constituem-se em excelente proteo contra as descargas. Se voc estiver dentro de casa ou de qualquer prdio, retire os "plugs" dos aparelhos eltricos das tomadas, no use telefone ou outros equipamentos eltricos. Fique longe de tomadas de fora ou de superfcies metlicas. Se voc estiver em uma estrada ou na rua, a melhor proteo existente dentro do veculo com os vidros fechados. No so os pneus que promovem a proteo mas sim um fenmeno da fsica chamado Gaiola de Faraday. Voc pode ser atingido no somente pelo raio diretamente como tambm por "faiscas" refletidas por objetos da proximidade. 5.0 Incidncia de Trovoadas (Mapas Isocerumico) Uma Trovoada pode ser definida como o conjunto de fenmenos eletromagnticos, acsticos e luminosos que ocorrem numa descarga atmosfrica. ndice Cerumico: numero de dias que ocorre trovoadas em uma dada localidade. Mapa isoceurmico: mapa com a unio das localidades com seus ndices cerumicos. Se olharmos o mapa isocerumico abaixo notaremos que existem regies com ndice muito baixo (1 a 5) e outras de nvel muito alto (120 a 250), notamos ainda que na regio do equador concentram-se as de maior valor e nos continentes existem maiores concentraes que nos oceanos. Para tcnica de proteo o importante saber a densidade de raio por km por ano, se este parmetro for conhecido ser fcil calcular a probabilidade de carem raios, por ano, em uma rea. Os especialistas e empresas de energia usam contadores de raios que so dispositivos que possuem uma antena captora que captam as radiaes eletromagnticas emitidas pelos raios e as registram em um dispositivo contador (raio de ao do contador +/- 20km) Medidor de Raios</p> <p>Mapa Isocerumico</p> <p>Rindat Projeto INPE / CEMIG/ Furnas para medio de incidncia de raios disponvel pela internet.</p> <p>SPDA: Nveis de Proteo 6.0 Necessidade de Proteo A deciso de proteger uma determinada estrutura pode ser de ordem legal (cdigos de obras municipais Brasil), uma preocupao do proprietrio para evitar prejuzos materiais e pessoais, ou exigncia das seguradoras j que raios provocam danos e incndio. O Mtodo pode vir especificado pelo cdigo de obras ou ser um dos existentes na norma NBR5419. rea de atrao a rea da vista em planta aumentada proporcionalmente a uma vez a altura da estrutura (NBR5419) e tres vezes a altura IEC1024-I.</p> <p>Frmula de clculo Formao paralelepipdica: Ap = rea base+2x rea da base + x h ao quadrado Com a rea de proteo calcula-se a probabilidade de queda de raios. P=Ap x Ng x 0,000001 onde: Ng = densidade de raios na regio e 0,000001 ajuste de unidades. Logo teremos a probabilidade de ocorrncia de raios em uma determinada estrutura, ou seja, de quantos em quantos anos cair um raio na estrutura. Com isto podemos calcular a obrigao de proteo ou no pela norma. P0=P x A x B x C x D x E onde: P0 = Necessidade de proteo obrigatria Se P0 &lt; 0,00001 ser desnecessrio, se P0 &gt; 0,001 ser obrigatrio a proteo.</p> <p>Tipo de ocupao Casas Casas com antenas externas Fbricas e laboratrios Escritrios, hotis, apartamentos Shopping, estdios, exposies Escolas e Hospitais</p> <p>Fator A 0,3 0,7 1,0 1,2 1,3 1,7</p> <p>Material de construo</p> <p>Fator B</p> <p>Metal revestido, no metlico Concreto Cob. n o metlico Metal ou Concreto cobertura metlica Alvenaria Madeira Alvenaria ou madeira com cob. metlica Cobertura de palha</p> <p>0,2 0,4 0,8 1,0 1,4 1,7 2,0</p> <p>Contedo Comum, sem valor Sensvel a danos Subestao, gs, Telecom. Museu e monumentos Escolas e hospitais</p> <p>Fator C 0,3 0,8 1,0 1,3 1,7</p> <p>Localizao Rodeado por arvores ou estruturas Semi-isolada Isolada</p> <p>Fator D 0,4 1,0 2,0</p> <p>Topografia Plancie Colina Montanha, 300 a 900 m. Montanha acima de 900 m. Fatores A,B,C,D,E de atrao de raios. 7.0 Nveis de proteo</p> <p>Fator E 0,3 1,0 1,3 1,7</p> <p>A NBR5419 relaciona 4 nveis de proteo relacionados com as estruturas como relacionado abaixo: Nvel I Destinado s estruturas nas quais uma falha do sistema de proteo pode causar danos s estruturas vizinhas ou ao meio</p> <p>8.0 </p> <p>ambiente.Ex.: depsitos de explosivos, materiais sujeitos exploso, material txico ao meio ambiente...etc. Nvel II Destinados s estruturas cujos danos em caso de falha sero elevados ou haver destruio de bens insubstituveis e/ou de valor histrico, mas em qualquer caso se restringiro estrutura e seu contedo, EX.: Museus, escolas, ginsios esportivos, Estdio de futebol...etc. Nvel III Destinada s estruturas de uso comum, como residncias, escritrios, fbricas sem risco de exploso ou de risco, ...etc. Nvel IV Destinadas s estruturas construdas de material no inflamvel, com pouco acesso de pessoas, e com contedo no inflamvel. EX.: depsitos em concreto, e com contedo no inflamvel, estoque de produtos agrcolas ...etc. Avaliao de Risco</p> <p>Para imaginar os riscos precisaremos usar um modelo de um caso prtico onde indicaremos os riscos envolvidos, abaixo temos a descrio dos riscos existentes em uma edificao e sistema de proteo. 8.1 Falha da Blindagem direta quando uma descarga atmosfrica consegue passar entre os cabos e captores ou ao lado deles e chegar rea protegida, podendo provocar incndio ou exploso, para se evitar isto o numero de cabos deve ser aumentado diminuindo o espao entre eles. 8.2 Falha da auto proteo uma descarga passa pelos captores e atinge o teto fora do volume de proteo provocando fuso da telha com a volume protegido que inflama a mistura da zona 1 logo abaixo do teto, pode-se evitar isto com telhas de espessura mais grossa ou melhorando...</p>

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