Faculdade de Engenharia da UERJ Instalações Elétricas.
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Faculdade de Engenharia da UERJInstalações Elétricas
•Ar quente e úmido sobe formando cristais de gelo no interior das nuvens•Cristais de gelo subindo e gotas de água caindo no interior da nuvem colidem promovendo a troca de íons•A base fica negativa e a parte superior positiva•Uma carga espelho da base da nuvem se forma no solo
Incidem diretamente: sobre edificações, linhas de transmissão instalações e pessoas expostas
•O líder descendente da nuvem e o líder ascendente do solo se encontram e forma um caminho condutivo nuvem-solo•Uma primeira descarga desce pelo canal ionizado seguida por outras descargas mais rápidas
BENJAMIN FRANKLINBENJAMIN FRANKLIN TEORIA - eletricidade estática e relâmpagos TEORIA - eletricidade estática e relâmpagos
são manifestações de um mesmo fenômenosão manifestações de um mesmo fenômeno propôs o uso de hastes pára-raios em artigo propôs o uso de hastes pára-raios em artigo
publicado em 1750publicado em 1750 primeiros experimentos com pipas em 1752 primeiros experimentos com pipas em 1752
(Filadélfia)(Filadélfia)–carregar uma Jarra de Leydencarregar uma Jarra de Leyden
sobreviveu às experiênciassobreviveu às experiências
Sistema de Proteção contra Descargas Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas - Atmosféricas - SPDASPDA
objetivo básico - interceptar raios e conduzi-los objetivo básico - interceptar raios e conduzi-los para a terrapara a terra
danos causados por um raio danos causados por um raio proporcionais à proporcionais à energia contida no mesmo energia contida no mesmo função do quadrado função do quadrado da intensidade de correnteda intensidade de corrente
BENEFÍCIOS:BENEFÍCIOS:drástica redução da ocorrência de danos por drástica redução da ocorrência de danos por
quedas diretas (falhas de blindagem)quedas diretas (falhas de blindagem)
quando ocorrerem, estes danos serão de menor quando ocorrerem, estes danos serão de menor magnitude, em função do fato que as falhas de magnitude, em função do fato que as falhas de blindagem estarem associadas a raios de baixa blindagem estarem associadas a raios de baixa intensidade de correnteintensidade de corrente
SPDA pode ser dividido em 3 partes:- rede captora de descargas- descidas- aterramentos
•Rede de eqüipotencialização é a quarta parte
PROJETO DE REDES PROJETO DE REDES CAPTORASCAPTORAS
MODELO MODELO ELETROGEOMÉTRICOELETROGEOMÉTRICO
MÉTODO DE FRANKLINMÉTODO DE FRANKLINGAIOLA DE FARADAYGAIOLA DE FARADAY
VOLUME DE PROTEÇÃO DE VOLUME DE PROTEÇÃO DE UM ELEMENTO CAPTORUM ELEMENTO CAPTOR
DATA FONTE FORMA1778 B. Wilson cone com 58
1823 Gay Lussac cilindro1874 de Fonvielle cone de 64
1875 Comissão de Paris cone de 60
1875 Chapman cilindro1881 Adams cone de 45
1881 Preece cone semi-circular *1920 F. W. Peek cone de 64 a 76
PRINCÍPIOS DO MODELO PRINCÍPIOS DO MODELO ELETROGEOMÉTRICOELETROGEOMÉTRICO
o raio se desenvolve sem o raio se desenvolve sem nenhuma interferência por parte nenhuma interferência por parte das estruturas existentes não das estruturas existentes não solo, enquanto não atinge o solo, enquanto não atinge o “striking distance”“striking distance”
a distância de atração é função da a distância de atração é função da amplitude da descarga de retorno amplitude da descarga de retorno do raiodo raio
CONE SEMI-CIRCULARCONE SEMI-CIRCULAR INDÍCIOS:INDÍCIOS:
–DESCARGAS EM ESTRUTURAS DESCARGAS EM ESTRUTURAS ALTASALTAS
–DESEMPENHO DE LT’s DESEMPENHO DE LT’s PESQUISASPESQUISAS
–LT’s - E. R. Whitehead (1971)LT’s - E. R. Whitehead (1971)–SE’s - SE’s - Sargent (1972), Link (1875) e Sargent (1972), Link (1875) e
Mousa (1978)Mousa (1978) –estruturas - Ralph Lee (1978/1979)estruturas - Ralph Lee (1978/1979)
MODELO ELETROGEOMÉTRICOMODELO ELETROGEOMÉTRICOAPLICAÇÃO A ESTRUTURASAPLICAÇÃO A ESTRUTURAS
década de 40 década de 40 descargas laterais descargas laterais em em estruturas muito altas (Empire State estruturas muito altas (Empire State Building e a Torre Eiffel)Building e a Torre Eiffel)
estruturas - Ralph Lee (1978/1979) – estruturas - Ralph Lee (1978/1979) – conceito da “esfera rolante”conceito da “esfera rolante”
MODELO ELETROGEOMÉTRICOMODELO ELETROGEOMÉTRICOAPLICAÇÃO A ESTRUTURASAPLICAÇÃO A ESTRUTURAS
MODELO MODELO ELETROGEOMÉTRICOELETROGEOMÉTRICO
ESFERA ROLANTEESFERA ROLANTERAIO FUNÇÃO DA RAIO FUNÇÃO DA INTENSIDADE DA CORRENTE INTENSIDADE DA CORRENTE DE RETORNO --> DEFINE O DE RETORNO --> DEFINE O NÍVEL DE PROTEÇÃONÍVEL DE PROTEÇÃO
ESFERA ROLANTEESFERA ROLANTE
MÉTODO DE FRANKLINMÉTODO DE FRANKLIN APROXIMAÇÃO DO MODELO APROXIMAÇÃO DO MODELO
ELETROGEOMÉTRICOELETROGEOMÉTRICO MAIS FÁCIL APLICAÇÃOMAIS FÁCIL APLICAÇÃO MENOR VOLUME DE PROTEÇÃOMENOR VOLUME DE PROTEÇÃO O ÂNGULO DE PROTEÇÃO É FUNÇÃO DE:O ÂNGULO DE PROTEÇÃO É FUNÇÃO DE:
–ALTURA DO CAPTORALTURA DO CAPTOR–NÍVEL DE PROTEÇÃONÍVEL DE PROTEÇÃO
GAIOLA DE FARADAYGAIOLA DE FARADAY REDE DE CONDUTORES LANÇADA NA REDE DE CONDUTORES LANÇADA NA
COBERTURA E NAS LATERAIS DE UMA COBERTURA E NAS LATERAIS DE UMA EDIFICAÇÃOEDIFICAÇÃO
VANTAGENSVANTAGENS– ATENUA OS CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS NO ATENUA OS CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS NO
INTERIOR DA INSTALAÇÃOINTERIOR DA INSTALAÇÃO– PERMITE O APROVEITAMENTO DE ELEMENTOS PERMITE O APROVEITAMENTO DE ELEMENTOS
METÁLICOS ESTRUTURAIS (COBERTURA E METÁLICOS ESTRUTURAIS (COBERTURA E FACHADA)FACHADA)
Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJUERJ
Instalações ElétricasInstalações Elétricas
Cortesia TERMOTÉCNICA
EstruturalEstrutural
Cortesia TERMOTÉCNICA
Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJInstalações Elétricas
Cortesia TERMOTÉCNICA
Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJInstalações Elétricas
Vista de um Vista de um SPDASPDA
DESCIDASDESCIDASNÍVEL DE
PROTEÇÃOESPAÇAMENTO
MÉDIOI 10m
II 15m
III 20m
IV 25m
NORMASNORMAS BÁSICAS BÁSICAS
NFPANFPA-78/ -78/ 19041904 - 1980 - - 1980 - National Fire National Fire Protection AssociationProtection Association,, norma americana de norma americana de proteção contra raiosproteção contra raios,, reconhece apenas os reconhece apenas os captores tipo Franklin captores tipo Franklin
IEC-1024 /1990 - International Electrotechnical IEC-1024 /1990 - International Electrotechnical ComissionComission
NBR 5419 /2005 - Proteção de Estruturas NBR 5419 /2005 - Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricascontra Descargas Atmosféricas
NÍVEIS DE PROTEÇÃONÍVEIS DE PROTEÇÃONBR-5419NBR-5419
Nível de Proteção Distância R(metros)
Valor de Crista de Ir(kA)
Índice de Proteção (%)
I 20 3,7 -II 30 6,1 99,9III 45 10,6 99,5IV 60 16,5 -
REDE CAPTORAREDE CAPTORA NBR-5419 NBR-5419
Nível de Proteção
Raio da Esfera
Rolante
Ângulo de Proteção (o) em função da altura do captor tipo Franklin (m)
Largura do Módulo da
Malha (m) 20 30 45 60 (m) I 20 25 - - - 5 II 30 35 25 - - 10 III 45 45 35 25 - 10 IV 60 55 45 35 25 15
NBR-5419NBR-5419
as edificações com altura superior a 10 as edificações com altura superior a 10 metros deverão possuir um anel captor, metros deverão possuir um anel captor, lançado ao longo de todo o perímetro da lançado ao longo de todo o perímetro da cobertura e afastado no máximo 0,5m da sua cobertura e afastado no máximo 0,5m da sua bordaborda
em caso de não necessidade de SPDA, em caso de não necessidade de SPDA, deverá ser emitido um atestado através do deverá ser emitido um atestado através do anexo B da normaanexo B da norma
NBR-5419NBR-5419
a norma expõe com detalhes, a utilização de ferragens a norma expõe com detalhes, a utilização de ferragens estruturais como parte do SPDA, com destaque para os estruturais como parte do SPDA, com destaque para os sistemas que utilizam barra adicional dedicada, como sistemas que utilizam barra adicional dedicada, como forma de garantir a continuidade elétrica e a equalização forma de garantir a continuidade elétrica e a equalização de potenciais (Anexo D)de potenciais (Anexo D)
determina as espessuras mínimas para que estruturas determina as espessuras mínimas para que estruturas metálicas (por exemplo, tanques ) possam ser utilizadas metálicas (por exemplo, tanques ) possam ser utilizadas no SPDA, sendo definidas espessuras para não haver no SPDA, sendo definidas espessuras para não haver pontos quentes (para tanques de inflamáveis e explosivos) pontos quentes (para tanques de inflamáveis e explosivos) e pontos de perfuraçãoe pontos de perfuração
NBR-5419NBR-5419
todas as peças e acessórios de materiais todas as peças e acessórios de materiais ferrosos, usados no SPDA, deverão ser ferrosos, usados no SPDA, deverão ser galvanizadas a fogo ou banhadas com 254 galvanizadas a fogo ou banhadas com 254 micrometros de cobre (fica assim proibida a micrometros de cobre (fica assim proibida a zincagem eletrolítica)zincagem eletrolítica)
deverá ser instalada uma prumada vertical, deverá ser instalada uma prumada vertical, interna ao prédio, para interligar as caixas de interna ao prédio, para interligar as caixas de equalização secundárias à caixa de equalização equalização secundárias à caixa de equalização principal (LEP);principal (LEP);
Equalização Equalização externaexterna
Cortesia TERMOTÉCNICA
Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJInstalações Elétricas
NBR-5419NBR-5419
o valor da resistência de aterramento de 10 o valor da resistência de aterramento de 10 ohms continua sendo recomendado, porém, em ohms continua sendo recomendado, porém, em locais onde o solo apresente alta resistividade , locais onde o solo apresente alta resistividade , poderão ser aceitos valores maiores, desde que poderão ser aceitos valores maiores, desde que sejam feitos arranjos que minimizem os sejam feitos arranjos que minimizem os potenciais de passo e que os procedimentos potenciais de passo e que os procedimentos sejam tecnicamente justificados;sejam tecnicamente justificados;
nos SPDA estruturais que não utilizarem a barra nos SPDA estruturais que não utilizarem a barra adicional dedicada, deverão ser feitas medições adicional dedicada, deverão ser feitas medições de continuidade elétrica entre diversos pontos da de continuidade elétrica entre diversos pontos da estrutura, pois na maioria dos casos a estrutura, pois na maioria dos casos a construção não é acompanhada pelo construção não é acompanhada pelo responsável técnico do SPDA;responsável técnico do SPDA;
TESTES DE CONTINUIDADETESTES DE CONTINUIDADE
Método de Medição
NBR-5419NBR-5419
a norma deixa explícito quea norma deixa explícito que deverão ser deverão ser instaladas instaladas ppelo menos 2 descidas para elo menos 2 descidas para qualquer tipo de edificaçãoqualquer tipo de edificação
postes e mastros metálicos não necessitam postes e mastros metálicos não necessitam de descidas, podendo ter a sua estrutura de descidas, podendo ter a sua estrutura aproveitada como descida naturalaproveitada como descida natural
NBR-5419NBR-5419
caso sejam utilizados cabos como condutores de caso sejam utilizados cabos como condutores de descida, estes não poderão ter emendas (exceto a descida, estes não poderão ter emendas (exceto a emenda de medição), nem mesmo com solda exotérmica emenda de medição), nem mesmo com solda exotérmica (continuam sendo aceitas as emendas nos condutores (continuam sendo aceitas as emendas nos condutores de descida em perfis metálicos)de descida em perfis metálicos)
a norma reforça a exigência de se documentar toda a a norma reforça a exigência de se documentar toda a instalação, por meio de projetos e relatórios técnicos, e instalação, por meio de projetos e relatórios técnicos, e de se fazer as vistorias periodicamentede se fazer as vistorias periodicamente
NBR-5419NBR-5419
as descidas do SPDA deverão distar das tubulações de as descidas do SPDA deverão distar das tubulações de gás no mínimo 2 metros, no caso deste distanciamento gás no mínimo 2 metros, no caso deste distanciamento não ser possível, as tubulações deverão ser equalizadas a não ser possível, as tubulações deverão ser equalizadas a cada 20 metros de altura, diretamente no SPDA ou cada 20 metros de altura, diretamente no SPDA ou indiretamente através de DPS (Dispositivo de Proteção de indiretamente através de DPS (Dispositivo de Proteção de Surtos)Surtos)
em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras superiores a 40 metros, são necessários condutores de superiores a 40 metros, são necessários condutores de descida no interior do volume a proteger (requisito que descida no interior do volume a proteger (requisito que será naturalmente atendido no caso de estruturas será naturalmente atendido no caso de estruturas metálicas ou com armaduras de aço interligadas)metálicas ou com armaduras de aço interligadas)
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