Cinase 2015 - SPDA - por Jobson Modena

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Palestra SPDA

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  • Uma viagem pelas instalaes eltricas.Conceitos & aplicaes

  • Jobson Modena

    GUISMO Engenharia

    A nova NBR 5419:2015 Proteo contra descargas atmosfricas

  • NBR 5419:2015 Proteo contra descargas atmosfricas

    Publicada em 22.05.2015, vlida a partir de 22.06.2015

    Parte 1: Princpios Gerais 67 pginas;

    Parte 2: Gerenciamento de Riscos 104 pginas;

    Parte 3: Danos fsicos s estruturas e perigo s pessoas 51 pginas;

    Parte 4: Sistemas eltricos e eletrnicos dentro das estruturas 87 pginas.

    IEC 62305:2010 Lightninig Protection, parts 1 to 4

  • Campo de atuao ampliado

  • Aplicao: restries de utilizao

    - sistemas ferrovirios;

    - veculos, avies, navios;

    - plataformas offshore;

    - tubulaes subterrneas de alta presso;

    - tubulaes e;

    - linhas eltricas de energia e de sinal quando colocadas fora da estrutura.

  • Medidas de proteo

    Proteo completa (PDA Proteo contra Descargas Atmosfricas)

    - Reduzir dano s pessoas devido a choque eltrico;

    - Reduzir danos fsicos (estruturas e instalaes internas);

  • Medidas de proteo

    - isolao adequada das partes condutoras expostas;

    - equipotencializao com o subsistema de aterramento;

    - restries fsicas e avisos;

    - ligao equipotencial para descargas atmosfricas (EB);

    - Adoo de MPSs - Medidas de proteo contra surtos (individuais ou combinadas).

  • Medidas de proteo

    Instalao de SPDA:

    - subsistema de captao;

    - subsistema de descida;

    - subsistema de aterramento;

    - ligao equipotencial para descargas atmosfricas;

    - isolao eltrica distncia de segurana (s)

    SPDA EXTERNO

    SPDA INTERNO

  • Gerenciamento de risco

    Impacto direto na estrutura

    Impacto direto prximo da estrutura

    Impacto direto em condutores que

    adentram a estrutura

    Impacto direto prximo aos

    condutores que adentram a estrutura

  • Avaliao da eficincia do custo da proteo

  • CPM + CRL > CL

    Avaliao da eficincia do custo da proteo

  • Instituto de Energia e Ambiente - USPAvaliao Geral

  • Instituto de Energia e Ambiente - USP

  • Instituto de Energia e Ambiente - USP

  • Densidade das descargas atmosfricas

    http://www.inpe.br/webelat/ABNT_NBR5419_Ng

  • Classificao de um SPDA deve ser realizada conforme o nvel de proteo adotado para o mesmo

    Classificao do SPDA

    Nvel de proteo Classe do SPDA

    I I

    II II

    III III

    IV IV

  • Continuidade das armaduras do concreto armado

    Condies de validao:

    - 50 % das conexes entre barras horizontais e verticais sejam firmemente conectadas;

    - ensaios efetuados entre a parte mais alta e o nvel do solo, conforme Anexo F:

    - primeiro ensaio: pilares determinados como descidas naturais R 1,0 ;

    - ensaio final: com o SPDA instalado mede-se entre o ponto superior extremo da captao at o BEP R 0,2

  • SPDA Externo Subsistema de captao

    Mtodos admissveis:

    - mtodo do ngulo de proteo;

    - mtodo da esfera rolante;

    - mtodo das malhas.

  • SPDA Externo Subsistema de captao

    Mtodos admissveis:

    Esfera rolante Malhas ngulo de proteo

  • SPDA Externo Subsistema de captao

    Tabela 2 NBR 5419:2015-3

    Classe de SPDARaio da esfera rolante

    r (m)

    Mximo afastamento

    dos condutores da

    malha (m)

    ngulo de proteo

    I 20 5 x 5

    Curvas, Fig. 1II 30 10 x 10

    III 45 15 x 15

    IV 60 20 x 20

  • Captao Mtodo do ngulo de proteo (Franklin)

    Classe do SPDA

    II III IV

    I

    2

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    0 10 20 30 40 50 60

    H m

    IEC 2095/05

    48

    54

    69

    5 15Figura 1 NBR 5419:2015-3

  • Captao Mtodo do ngulo de proteo (Franklin-classe III)

    45o 69o

    5 m

    s

    5 m13,02 m

  • SPDA Externo Subsistema de descida e anis intermedirios de interligao

    Valores tpicos de distncia entre os condutores de descida e entre os anis condutores de acordo com a classe do SPDA:

    aceitvel uma diferena entre o espaamento dos condutores de descida de at 20 %

    Tabela 4 NBR 5419:2015-3

    Classe de SPDA Distncias (m)

    I 10

    II 10

    III 15

    IV 20

  • SPDA Externo Subsistema de aterramento

    Na impossibilidade do aproveitamento das armaduras das fundaes, o arranjo a ser utilizado consiste em condutor em anel, externo estrutura a ser protegida, em contato com o solo por pelo menos 80 % do seu comprimento total, ou elemento condutor interligando as armaduras descontnuas da fundao (sapatas).

    Devem ser consideradas medidas preventivas para evitar eventuais situaes que envolvam tenses superficiais perigosas.

    Embora 20 % do eletrodo convencional possa no estar em contato direto com o solo, a continuidade eltrica do anel deve ser garantida ao longo de todo o seu comprimento.

    Para o eletrodo de aterramento em anel ou interligando a fundao descontnua, o raio mdio re da rea abrangida pelos eletrodos no pode ser inferior ao valor l1

    re l1

  • SPDA Externo Subsistema de aterramento

    Na impossibilidade do aproveitamento das armaduras das fundaes, o arranjo a ser utilizado consiste em condutor em anel, externo estrutura a ser protegida, em contato com o solo por pelo menos 80 % do seu comprimento total, ou elemento condutor interligando as armaduras descontnuas da fundao (sapatas).

    Devem ser consideradas medidas preventivas para evitar eventuais situaes que envolvam tenses superficiais perigosas.

    Embora 20 % do eletrodo convencional possa no estar em contato direto com o solo, a continuidade eltrica do anel deve ser garantida ao longo de todo o seu comprimento.

    Para o eletrodo de aterramento em anel ou interligando a fundao descontnua, o raio mdio re da rea abrangida pelos eletrodos no pode ser inferior ao valor l1

    re l1

  • Aterramento

    Comprimento mnimo l1 do eletrodo de aterramento de acordo com a resistividade do solo e a classe do SPDA

    Figura 3 - NBR 5419:2015-3

  • Material

    Utilizao Corroso

    Ao ar livre Na terra

    No

    concreto

    ou reboco

    No concreto

    armadoResistncia

    Aumentado

    por

    Podem ser

    destrudos

    (acoplamento

    galvnico)

    Cobre

    Macio,

    Encordoado

    ou Como

    cobertura

    Macio,

    Encordoado

    ou Como

    cobertura

    Macio,

    Encordoado

    ou Como

    cobertura

    No permitido

    Boa em

    muitos

    ambientes

    Compostos

    sulfurados,

    Materiais

    orgnicos,

    Altos

    contedos de

    cloretos

    Ao

    galvanizado

    a quente

    Macio,

    Encordoado

    Macio,

    Encordoado

    Macio,

    Encordoado

    Macio,

    Encordoado

    Aceitvel no

    ar, em

    concreto e em

    solos salubres

    Altos

    contedos de

    cloretos

    Cobre

    Ao

    inoxidvel

    Macio,

    Encordoado

    Macio,

    Encordoado

    Macio,

    Encordoado

    Macio,

    Encordoado

    Bom em

    muitos

    ambientes

    Altos

    contedos de

    cloretos

    Tabela 5 NBR 5419:2015-3

    Materiais:

  • Material

    Utilizao Corroso

    Ao ar livre Na terraNo concreto

    ou reboco

    No concreto

    armadoResistncia

    Aumentado

    por

    Podem ser

    destrudos por

    acoplamento

    galvnico

    Ao

    revestido

    por cobre

    Macio,

    Encordoado

    Macio,

    Encordoado

    Macio,

    Encordoado

    No

    permitido

    Bom em

    muitos

    ambientes

    Compostos

    sulfurados

    AluminioMacio,

    Encordoado

    No

    permitido

    No

    permitido

    No

    permitido

    Bom em

    atmosferas

    contendo

    baixas

    concentraes

    de sulfurados

    e cloretos

    Solues

    alcalinasCobre

    Tabela 5 NBR 5419:2015-3

  • Tabela 3 NBR 5419:2015-3

    Materiais: Elementos naturais na captao

    Classe do SPDA MaterialEspessura t

    (mm)

    Espessura

    t (mm)

    I a IV

    Chumbo 2

    Ao (inoxidvel, galvanizado a quente) 4 0,5

    Titnio 4 0,5

    Cobre 5 0,5

    Alumnio 7 0,65

    Zinco 0,7

    Previne

    PF PQ IG

    No Previne

    PF PQ IG

  • Material Configurao

    rea da

    seo mnima

    (mm)

    Comentrios

    Cobre

    Fita macia 35 Espessura 1,75 mm

    Arredondado macio 35 Dimetro 6 mm

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

    Encordoado macio 200 Dimetro 16 mm

    Alumnio

    Fita macia 70 Espessura 3 mm

    Arredondado macio 70 Dimetro 9,5 mm

    Encordoado 70 Dimetro de cada fio da cordoalha 3,5 mm

    Encordoado macio 200 Dimetro 16 mm

    Ao cobreado

    IACS 30 %

    Arredondado macio 50 Dimetro 8 mm

    Encordoado 50 Dimetro de cada fio da cordoalha 3 mm

    Tabela 6 NBR 5419:2015-3

    Materiais: Captao e descida

  • Tabela 6 NBR 5419:2015-3

    Material Configurao

    rea da

    seo mnima

    (mm)

    Comentrios

    Alumnio

    cobreado

    IACS 64 %

    Arredondado macio 50 Dimetro 8 mm

    Encordoado 70 Dimetro de cada fio da cordoalha 3,6 mm

    Ao

    galvanizado a

    quente

    Fita macia 50 Espessura mnima 2,5 mm

    Arredondado macio 50 Dimetro 8 mm

    Encordoado 50 Dimetro de cada fio cordoalha 1,7 mm

    Encordoado macio 200 Dimetro 16 mm

    Ao

    inoxidvel

    Fita macia 50 Espessura 2 mm

    Arredondado macio 50 Dimetro 8 mm

    Encordoado 70 Dimetro de cada fio cordoalha 1,7 mm

    Encordoado macio 200 Dimetro 16 mm

  • Tabela 7 NBR 5419:2015-3

    Materiais: dimenses mnimas de eletrodo de aterramento (parcial)

    Material Configurao

    Dimenses mnimas

    ComentriosEletrodo cravado

    (dimetro) (mm)

    Eletrodo no

    cravado

    (mm)

    Cobre

    Encordoado 50 Dimetro de cada fio cordoalha 3 mm

    Arredondado macio

    (liga) 50 Dimetro 8 mm

    Fita macia 50 Espessura 2 mm

    Arredondado macio 15

    Tubo 20 Espessura da parede 2 mm

  • Material Configurao

    Dimenses mnimas

    Comentrios

    Eletrodo

    cravado

    (dimetro)

    (mm)

    Eletrodo no cravado (mm)

    Ao galvanizado

    quente

    Arredondado

    macio16 Dimetro 10 mm

    Tubo 25 Espessura da parede 2 mm

    Fita macia 90 Espessura 3 mm

    Arredondado

    Macio,

    Encordoado

    70

    Ao cobreado

    Arredondado

    macio

    Encordoado

    12,7 70Dimetro de cada fio da

    cordoalha 3,45 mm

    Ao inoxidvel

    Arredondado

    macio 15Dimetro 10 mm

    Espessura mnima 2 mm

    Fita macia 100 Tabela 7 NBR 5419:2015-3

  • SPDA Interno Equipotencializao - direta;

    - Indireta via DPSs com:

    - Iimp IF - UP < nvel de suportabilidade a impulso da isolao entre as partes;

    Iimp - corrente de impulso, DPS classe I

    IF - corrente do raio que flui pelo condutor

    externo considerado

    UP - nvel de proteo (tenso gatilho do DPS)

  • SPDA Interno EquipotencializaoEquipotencializao:

    Aterramento

    da Blindagem

    (forma direta)

    Aterramento

    da Blindagem

    (forma indireta)

    Cabo Blindado

    Blindagem

    Do cabo Duto metlico

    (blindagem em uma instalao)

    DPS

  • Tabela 8 NBR 5419:2015-3

    Dimenses mnimas dos condutores de equipotencializao entre BEP, BEL e delas ao eletrodo de aterramento

  • Tabela 9 NBR 5419:2015-3

    Dimenses mnimas dos condutores de equipotencializaoentre instalaes internas, BEP ou BEL

  • SPDA Interno Isolao eltrica Distncia de segurana S.

    - ki depende do nvel de proteo escolhido para o SPDA

    - kc depende da corrente de descarga pelos condutores de descida

    - km depende do material isolante

    - l o comprimento em metros (m), na captao ou na descida, desde o ponto onde a distncia de segurana deve ser considerada at a equipotencializao mais prxima

  • SPDA Interno Isolao eltrica

    BEP

    BEL

    Topo do prdio

    SPDA

    Armadura

    da viga de

    amarrao

  • Tabelas 10, 11 e 12 NBR 5419:2015-3

    SPDA Interno Isolao eltrica do SPDA - ndices

    Classe do

    SPDAki Material km Numero de descidas kc

    I 0,08 Ar 1

    1

    (somente para SPDA

    isolado)

    1

    II 0,06Concreto,

    tijolos0,5 2 0,66

    III e IV 0,04 3 ou mais 0,44

  • SPDA Interno Medidas de proteo contra surtos MPSs

    Zonas de proteo contra raios - ZPR

    Esto associadas parte do espao confinado onde a severidade dos impulsos

    eletromagnticos (LEMPs) so compatveis com a suportabilidade dos sistemas

    internos existentes.

  • As MPSs ZPRs

  • As MPSs ZPRs

    ZPR0A - Zona susceptvel a incidncia direta de raios;

    ZPR0B - Zona protegida pelo SPDA;

    ZPR1 - Zona susceptvel aos efeitos indiretos de raios, onde se encontra o QDP da edificao e geralmente o BEP;

    ZPR2 - Zona onde se encontram QD ou equipamentos

  • As MPSs ZPRs + Blindagem + DPSs

    1 nvel 2 nvel 3 nvel

    DP

    In, Ik

    DPS

    IIMP UP UC

    ZPR0B ZPR1 ZPR2

    DPS

    IN UP UC

    Blindagem

    BEP BEL

  • As MPSs Roteamento de condutores

    certoerrado

    carga

    fonte

    carga

    fonte

  • Eng. Jobson Modena

    www.guismo.com.br

    www.facebook.com/GUISMOEng

    OBRIGADO