Sistema de Proteção contra Descarga Atmosférica (SPDA) Este tutorial apresenta os conceitos básicos de sistema de proteção contra descarga atmosférica. José Alvaro Reis Engenheiro Eletricista.

Categoria: Infraestrutura para Telecomunicações

Nível: Introdutório Enfoque: Técnico

Duração: 20 minutos Publicado em: 28/02/2005

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SPDA: Introdução 1.0 Introdução Raios são fenômenos atmosféricos caracterizados pela formação de correntes elétricas com milhões de voltsde potencial e que atingem a superfície causando prejuízos materiais e mesmo mortes. Normalmente, atemporada de temporais tem inicio em Setembro e vai até Março. Foi muito longo o caminho para se descobrir a natureza elétrica das descargas atmosféricas e para se chegara regras aceitáveis de proteção para propriedades, aparelhos e principalmente pessoas. Até hoje não se tem 100% de proteção, desde que Franklin propôs pela primeira vez o método de proteçãocontra raios de um edifício até os tempos de hoje a proteção máxima que se consegue é 98% de eficiência. Veremos neste tutorial os métodos de Franklin, Faraday e eletromagnético e seus componentes, pois são osúnicos com base cientifica comprovada, além de ver detalhes específicos de algumas aplicações comuns emnosso dia a dia. Vamos ver algo sobre a corrente elétrica e seu efeito sobre o ser Humano. 1.1 Corrente Elétrica O choque elétrico é provocado pelo contato entre um condutor vivo e a massa de um elemento condutor(metálico), a corrente de fuga normal, ou ainda pela deficiência ou falta de isolamento em um condutor ouequipamento. Uma pessoa que neles venha tocar recebe uma descarga de corrente, em virtude da diferença de potencialentre a fase energizada e a terra. A corrente passa pelo corpo humano em direção à terra, e seu efeito será tanto maior quanto forem ocontato de superfice do ser humano com a peça energizada e com a terra. Um choque elétrico pode produzir na vitima o que se chama Morte Aparente, isto é a perda dos sentidos –anoxia(falta de oxigênio no cérebro), asfixia(ausência de respiração), anoxemia(ausência de oxigênio nosangue – conseqüência da anoxia), parada cardíaca devido a falta de fibrilação ventricular, queimadurassuperficiais nas áreas de contato, queimaduras profundas dependendo da intensidade e duração, atingirórgãos vitais e provocar sua destruição ( comum em choques entre as duas mão, uma no vivo e outra naterra. A corrente que passa pelo corpo humano pode ser calculada por: I=U/(Rc1+Rc2+Rcorpo) Rc1 = Resistência de contato com o condutor vivo Rc2 = Resistência de contato com a terra

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Abaixo segue uma tabela com os valores de resistência e corrente para diversas situações comuns para100V/60hz.

SituaçãoResistência total

ohmsCorrente no corpo para100V(miliamperes)

A corrente entra pela ponta do dedo de uma mão e saipela ponta do dedo da outra mão (dedos secos)

15700 6

A corrente entra pela palma da mão de uma das mãos esai pela palma da outra mão (Secas)

900 111

A corrente entra pela ponta do dedo e sai pelos péscalçados

18500 5

A corrente entra pela ponta do dedo e sai pelos péscalçados ou descalços molhados

15500 6

A corrente entra pela mão atravez de uma ferramenta esai pelos pés calçados e molhados

600 116

A corrente entra pela mão molhada e sai por todo ocorpo mergulhado em uma banheira

500 200

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Relação entre intensidade corrente (AC) x conseqüência

Intensidadeda corrente

Perturbaçõesdurante choque

Estado após ochoque

SalvamentoResultado finalmais provável

1miliampére

nenhum normal - normal

1 a 9miliAmp.

Sensação cada vez maisdesagradável, à medida que acorrente aumenta ocorrecontrações musculares.

normal Desnecessário normal

9 a 20miliamp.

Sensação dolorosa,contrações violentas,Asfixia, Anoxia, Anoxemia,perturbações circulatórias.

Morte aparenteRespiraçãoArtificial

Restabelecimento

20 a 100miliamp.

Sensação insuportável,todos os sintomas anterioresem maior intensidade,fibrilação ventricular.

Morte aparenteRespiraçãoArtificial

Restabelecimentoou morte em poucosminutos

Acima de100

miliamp.

Asfixia imediata,fibrilação ventricular,Alteração muscular,queimaduras

Morte Aparenteou morteimediata

Muito difícil Morte

VáriosAmperes

Asfixia imediata,parada cardíaca,queimaduras graves

Morte Aparenteou morteimediata

Praticamenteimpossivel

Morte

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SPDA: Raios e Trovoadas 2.0 Proteção Pessoal Os raios podem causar a morte de pessoas e animais por vários efeitos durante a descarga entre nuvem eterra. Quando o líder ascendente, saindo de um solo plano, se encontra com o líder descendente, forma-se adescarga de retorno, que é de grande intensidade, produzindo:

Elevação da temperatura no centro do raio e como conseqüência, uma violenta expansão do ar, com oruído de um estrondo, que é o trovão.Fortes campos eletromagnéticos, em torno do ponto central do raio que se propagam a centenas demetros.Linhas radiais de corrente no solo, com origem no ponto de impacto do raio.Ao longo das linhas de corrente,existirão quedas de tensão, variáveis com a resistência do solo,formando em direção radial concêntrico linhas de corrente e em direção de curvas concêntricas linhasequipotenciais vide fig.1Incêndio de arvores se o raio for de baixa intensidade e longa duração ou romper-se se for de altaintensidade e baixa duração.

Figura 1: Linhas de corrente e equipotenciais

3.0 Efeitos sobre os seres vivos São os efeitos que o raio provoca sobre os seres vivos, quando atinge direta ou indiretamente um ser vivo,podem ocorrer pela exposição ao campo eletromagnético e suas correntes de circulação no corpo dos seresvivos. 3.1 Parada cardíaca Provocada pela passagem de corrente no troco do ser vivo, que causa fibrilação ventricular com paradacardíaca. 3.2 Tensão de passo É a tensão entre os pés do ser vivo, ou seja, um passo do mesmo (com os pés separados), com isto ele ficaracom os pés em linhas equipotenciais diferentes provocando passagem de corrente pelo seu tronco, num servivo bispede isto raramente provoca a morte, pois a parcela de corrente é pequena (linhas equipotenciais

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próximas), já nos quadrúpedes geralmente é fatal (linhas equipotenciais distantes) maior diferença depotencial, logo maior corrente passando pelo tronco do ser vivo. 3.3 Tensão de toque É a tensão provocada pelo toque do ser vivo no condutor durante uma descarga eletromagnética egeralmente é provocada pela alta impedância do condutor, provocando passagem de corrente pelo ser vivoque possui uma impedância menor que o condutor. 3.4 Descarga Lateral É provocado pela descarga do condutor ao ser vivo próximo pelo rompimento da resistência do ar provocadapela alta tensão na hora da descarga atmosférica, geralmente quando as pessoas estão em baixo do ponto dedescarga (Arvores ou sofrem efeitos dos campos magnéticos no laço entre eles e a árvore). 3.5 Descarga direta É o caso onde uma pessoa andando em campo aberto recebe diretamente o raio, neste caso ocorrequeimaduras e passagem de corrente pelo coração e cérebro geralmente levando o ser vivo a morte. Ossobreviventes geralmente são seres que receberam a descarga de um braço menor do raio ou ramo domesmo, com baixa intensidade. 4.0 Regras práticas de proteção

Se estiver em campo aberto, procurar um abrigo fechado.Se não houver abrigo, abaixar-se com os pés juntos e mãos sobre os joelhos e aguardar passar atempestade de trovoada (aproveite para rezar).Nunca ficar na praia durante uma tempestade de trovoada.Não permanecer na água durante a tempestade, pois pôde ocorrer diferença de potencial e provocarocorrência de corrente no tronco (parada cardíaca).Não sair a janela para apreciar as tempestades, pois os campos magnéticos poderão mata-lo.Afastar-se de peças metálicas expostas ao tempo.Proteger os equipamentos elétricos, se não houver proteção 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 ocorrência das descargas elétricasnas proximidades.Você pode estimar a distância de incidência dos raios usando o método chamado "flash-to-bang" ou"relâmpago-trovão". Contando os segundos entre o "clarão" do raio e o trovão que você ouve emultiplicando por 300 tem-se a distância em metros do local onde ocorreu a descarga. Assim, se vocêver o clarão e contar até oito, por exemplo, significa que o raio "caiu" a 2.400 metros do local ondevocê se encontra. Para contar os segundos você pode usar a seqüência...Mil e um, mil e dois, mil e trêsetc...A possibilidade de você ser atingido por um raio em um temporal inicia-se meia hora antes e continuaaté cerca de meia hora após sua atividade máxima. Mantenha-se protegido nesse tempo.O raio nunca avisa aonde vai "cair". A melhor proteção é se prevenir com antecedência. Se você vir oprimeiro clarão, contar cerca de 30 segundos e depois ver outro clarão e contar menos que 30segundos, já é hora de se prevenir, procurando abrigo nas proximidades. Isso porque, normalmente,um raio pode "escapar" do centro de atividade da nuvem e atingir áreas a longas distâncias.Durante os temporais evite aglomeração de pessoas mantendo pelo menos uma distância de 5 metros

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uma da outra.Se você estiver em locais abertos como campo de futebol, piscina etc, aos primeiros sinais de umtemporal abandone imediatamente o local, procurando abrigo em prédios.Nunca seja o ponto mais alto da redondeza. O raio procura sempre os pontos que se sobressaem dasuperfície como atrativo à descarga. Caso você esteja em um local descampado, abaixe-se com osjoelhos dobrados e as mãos na nuca procurando tampar os ouvidos.Nunca procure abrigo sob árvores isoladas ou prédios rústicos como aqueles de proteção para animais,existentes em pastagens.Externamente, nunca fique perto de cercas metálicas, rios, lagos, veículos ou superfícies queconduzam eletricidade.Se você estiver no alto de um morro, desça para o ponto mais baixo do terreno.Prédios de concreto com fiação elétrica, canalizações de água ou de outro tipo constituem-se emexcelente proteção contra as descargas.Se você estiver dentro de casa ou de qualquer prédio, retire os "plugs" dos aparelhos elétricos dastomadas, não use telefone ou outros equipamentos elétricos. Fique longe de tomadas de força ou desuperfícies metálicas.Se você estiver em uma estrada ou na rua, a melhor proteção existente é dentro do veículo com osvidros fechados. Não são os pneus que promovem a proteção mas sim um fenômeno da físicachamado Gaiola de Faraday.Você pode ser atingido não somente pelo raio diretamente como também por "faiscas" refletidas porobjetos da proximidade.

5.0 Incidência de Trovoadas (Mapas Isocerâumico) Uma Trovoada pode ser definida como o conjunto de fenômenos eletromagnéticos, acústicos e luminososque ocorrem numa descarga atmosférica. Índice Cerâumico: numero de dias que ocorre trovoadas em uma dada localidade. Mapa isoceurâmico: mapa com a união das localidades com seus índices cerâumicos. Se olharmos o mapa isocerâumico abaixo notaremos que existem regiões com índice muito baixo (1 a 5) eoutras de nível muito alto (120 a 250), notamos ainda que na região do equador concentram-se as de maiorvalor e nos continentes existem maiores concentrações que nos oceanos. Para técnica de proteção o importante é saber a densidade de raio por km² por ano, se este parâmetro forconhecido será fácil calcular a probabilidade de caírem raios, por ano, em uma área. Os especialistas e empresas de energia usam contadores de raios que são dispositivos que possuem umaantena captora que captam as radiações eletromagnéticas emitidas pelos raios e as registram em umdispositivo contador (raio de ação do contador +/- 20km) Medidor de Raios

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Mapa Isocerâumico

Rindat – Projeto INPE / CEMIG/ Furnas para medição de incidência de raios disponível pela internet.

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SPDA: Níveis de Proteção 6.0 Necessidade de Proteção A decisão de proteger uma determinada estrutura pode ser de ordem legal (códigos de obras municipais –Brasil), uma preocupação do proprietário para evitar prejuízos materiais e pessoais, ou exigência dasseguradoras já que raios provocam danos e incêndio. O Método pode vir especificado pelo código de obras ou ser um dos existentes na norma NBR5419. Área de atração É a área da vista em planta aumentada proporcionalmente a uma vez a altura da estrutura (NBR5419) e tresvezes a altura IEC1024-I.

Fórmula de cálculo Formação paralelepipédica: Ap = área base+2x área da base + ¶ x h ao quadrado Com a área de proteção calcula-se a probabilidade de queda de raios. P=Ap x Ng x 0,000001 onde: Ng = densidade de raios na região e 0,000001 ajuste de unidades. Logo teremos a probabilidade de ocorrência de raios em uma determinada estrutura, ou seja, de quantos emquantos anos cairá um raio na estrutura. Com isto podemos calcular a obrigação de proteção ou não pela norma. P0=P x A x B x C x D x E onde: P0 = Necessidade de proteção obrigatória

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Se P0 < 0,00001 será desnecessário, se P0 > 0,001 será obrigatório a proteção.

Tipo de ocupação Fator A

Casas 0,3

Casas com antenas externas 0,7

Fábricas e laboratórios 1,0

Escritórios, hotéis, apartamentos 1,2

Shopping, estádios, exposições 1,3

Escolas e Hospitais 1,7

Material de construção Fator B

Metal revestido, não metálico 0,2

Concreto Cob. n ão metálico 0,4

Metal ou Concreto cobertura metálica 0,8

Alvenaria 1,0

Madeira 1,4

Alvenaria ou madeira com cob. metálica 1,7

Cobertura de palha 2,0

Conteúdo Fator C

Comum, sem valor 0,3

Sensível a danos 0,8

Subestação, gás, Telecom. 1,0

Museu e monumentos 1,3

Escolas e hospitais 1,7

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Localização Fator D

Rodeado por arvores ou estruturas 0,4

Semi-isolada 1,0

Isolada 2,0

Topografia Fator E

Planície 0,3

Colina 1,0

Montanha, 300 a 900 m. 1,3

Montanha acima de 900 m. 1,7

Fatores A,B,C,D,E de atração de raios. 7.0 Níveis de proteção A NBR5419 relaciona 4 níveis de proteção relacionados com as estruturas como relacionado abaixo:

Nível I – Destinado às estruturas nas quais uma falha do sistema de proteção pode causar danos àsestruturas vizinhas ou ao meio ambiente.Ex.: depósitos de explosivos, materiais sujeitos à explosão,material tóxico ao meio ambiente...etc.Nível II – Destinados às estruturas cujos danos em caso de falha serão elevados ou haverá destruiçãode bens insubstituíveis e/ou de valor histórico, mas em qualquer caso se restringirão à estrutura e seuconteúdo, EX.: Museus, escolas, ginásios esportivos, Estádio de futebol...etc.Nível III – Destinada às estruturas de uso comum, como residências, escritórios, fábricas sem risco deexplosão ou de risco, ...etc.Nível IV – Destinadas às estruturas construídas de material não inflamável, com pouco acesso depessoas, e com conteúdo não inflamável. EX.: depósitos em concreto, e com conteúdo não inflamável,estoque de produtos agrícolas ...etc.

8.0 – Avaliação de Risco Para imaginar os riscos precisaremos usar um modelo de um caso prático onde indicaremos os riscosenvolvidos, abaixo temos a descrição dos riscos existentes em uma edificação e sistema de proteção. 8.1 Falha da Blindagem direta – é quando uma descarga atmosférica consegue passar entre os cabos ecaptores ou ao lado deles e chegar à área protegida, podendo provocar incêndio ou explosão, para se evitaristo o numero de cabos deve ser aumentado diminuindo o espaço entre eles.8.2 Falha da auto proteção – uma descarga passa pelos captores e atinge o teto fora do volume deproteção provocando fusão da telha com a volume protegido que inflama a mistura da zona 1 logo abaixo doteto, pode-se evitar isto com telhas de espessura mais grossa ou melhorando a blindagem.8.3 Falha de dimensionamento – ocorre quando o sistema foi mal dimensionado e se utilizou cabo de

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descida inferior aos mínimos recomendados, provocando seu rompimento ao receber uma 8.4 descarga, neste caso é necessário se efetuar a troca dos condutores. 8.5 Falha na proximidade – isto ocorre porque os condutores e captores estão muito próximos dasestruturas do volume protegido, pode-se evitar esta falha distanciando mais os componentes do sistema dasparedes e tetos da estrutura. 8.6 Geração de descargas laterais – ao ocorrer uma descarga a corrente que passa nos condutores dedescida causam quedas de tensão ao longo desses componentes e podem dar origem a descargas laterais àspessoas que estejam em sua proximidade, esta tensão é a resultante da queda indutiva nos condutores e aqueda de tensão no sistema de terra, a solução é melhorar o numero de condutores de descida e melhorar osistema de aterramento. 8.7 Geração de tensões de passo – as correntes ao se dispersarem no solo, produzirão tensões de passoperigosas às pessoas que estiverem na vizinhanças do sistema de proteção, tensões geradas pela diferença depotencial a cada metro do ponto de impacto, solução é colocar uma grossa camada de concreto e/oumelhorar o sistema de aterramento de forma a diminuir as tensões de grade em torno do aterramento e pontode impacto. 8.8 Geração de tensão de toque – uma pessoa pode tocar nos condutores de descida no qual naquele exatomomento está sendo gerada uma tensão indutiva + diferença de potencial pela descarga atmosférica, soluçãoé colocar materiais isolantes até a altura de 2,5 mts e/ou obstáculos que mantenham as pessoas afastadasdestes pontos. 9.0 Eficiência do sistema de proteção / Níveis É importante primeiro vermos algumas definições importantes referentes a eficiência.

Eficiência da interceptação: é a relação entre o número de descargas atmosféricas recebidas pelosistema de captores e o numero médio esperado de descargas sobre a área de atração da estrutura.Eficiência do dimensionamento: é a relação entre o número de descarga captada pelo sistema e quenão provocaram danos e o numero de descarga captada pelo sistema de proteção.Eficiência global de um sistema de proteção: é a relação entre o numero de descargas que caem sobreo sistema de proteção ou sobre a estrutura e não produzem danos a ela e o numero médio esperado dedescargas sobre a área de proteção da estrutura.Eficiência pela norma NBR5419

Nível de proteção Eficiência

I 98%

II 95%

III 90%

IV 80%

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SPDA: Métodos de Proteção 10.0 Métodos de Proteção Uma vez feita a análise de necessidade de proteção de uma determinada estrutura, e determinado o nível deproteção necessária, o primeiro passo é se escolher o sistema de proteção (Gaiola de faraday, Franklin,modelo eletromagnético) ou mixto, nesta hora o correto é o engenheiro Eletricista sentar junto com oarquiteto e definir o sistema mais adequado à estrutura e nível de proteção definido. Uma vez definido o sistema de proteção, pe necessário se efetuar o calculo dos componentes que compõemo sistema de forma se assegurar a eficiência do mesmo, assim como, se evitar os danos e falhas poddiveis deocorrem. Qualquer que seja o sistema de proteção escolhido, sempre existirão os três componentes a seguir: 10.1 Sistema de Captores – Tem como função receber os raios, reduzindo ao mínimo a probabilidade daestrutura receber diretamente o raio, deve ter a capacidade térmica e mecânica suficiente para suportar ocalor gerado no ponto de impacto, bem como os esforços eletromecânicos resultantes, alem disto o ataquepor poluentes deve ser levado em conta na hora de seu dimensionamento; 10.2 Sistema de descida – Tem como função conduzir a corrente de descarga do raio recebido pelo captoraté o sistema de aterramento, reduzindo ao máximo a incidência de descargas laterais e de camposeletromagnéticos no interior do volume protegido, deve ainda ter a capacidade térmica e mecânica suficientepara suportar o calor gerado pela passagem da corrente, e boa suportabilidade à corrosão.10.3 Sistema de Aterramento – Tem como função dispersar no solo a corrente recebida pelos captores econduzidas pelos condutores até o solo, reduzindo ao mínimo o risco de ocorrência de tensões de passo e detoque, deve resistir ao calor gerado e deve resistir ao ataque corrosivo dos diversos tipos de solos. Estes componentes básicos podem ainda ser divididos em: 10.4 Componentes Naturais: São aqueles existentes na estrutura e que não só podem como devem serutilizados no sistema de proteção; esta utilização não só para ser mais eficiente como mais econômica, deveser prevista durante fase de projeto, se os elementos não forem visíveis e não havia previsão na fase inicialdeve-se evita-los. 10.5 Componentes especiais: são aqueles colocados na estrutura com finalidade explicita de receber,conduzir ou dispersar a corrente provocada pela descarga atmosférica. 10.6 Proteção isolada: são aquelas onde o sistema de proteção é colocado acima e ao lado da estruturasem contato com a mesma de forma isolada (mantendo uma distancia segura) evitandodescargas captor – teto e descidas pela estrutura da parede do volume. 10.7 Proteção não isolada: é aquela onde não existe espaçamento entre o sistema de proteção e a estruturado volume protegido, ou seja, colocado diretamente sobre a estrutura do volume protegido. OBS: quanto maior o uso de componentes naturais, mais estético fica o projeto, alem de mais econômico. As variações nos métodos de proteção se devem pelo fato de termos mais de uma maneira de captar os raios,

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temos as seguinte maneiras:

Principio usado pelo Método Franklin e eletromagnético: utiliza hastes verticais (chamados depára-raios ou terminais aéreos) ou horizontais suspensos (solução análoga das linhas de transmissão).Principio usado pelo Método Faraday: condutores horizontais não suspensos formando uma malhasobre a estrutura.

A diferença entre o método Franklin e o Eletromagnético esta no modelo matemático de dimensionamento,o eletromagnético é mais completo e comprovado pelas linhas de transmissão de energia, é inclusive o maisrecomendado pelos projetistas de SPDA. 10.8 Método Eletromagnético (EGM) É considerada a mais completa ferramenta para proteção de estruturas, e baseado em métodos científicos deobservação e medição dos parâmetros dos raios, e ensaios de laboratórios de alta tensão. No modelo eletromagnético considera-se que o líder descendente caminha na direção vertical em direção àterra em degraus dentro de uma esfera cujo raio depende da carga da nuvem ou da corrente do raio e serádesviado da trajetória original por algum objeto aterrado, A descarga se dará no ponto onde a esfera tocar este objeto ou na terra aquele que for primeiro alcançadopela esfera; O raio da esfera é considerado o raio de atração. Distância de atração: Ra = 10 x I(corrente) elevada à 0,66 Se considerarmos um captor como uma haste vertical de altura H sua zona de proteção será definida pelaequação de uma esfera que define a superfície de proteção. (X-x)²+(Y-y)²= R² onde x e y são coordenadas de um ponto genérico da superfície, X e Y são as coordenadas do centro daesfera e R é o raio da esfera(distancia de atração) conforme figura a seguir.

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Pela norma NBR5419 o Ra – Raio de atração é o seguinte:

Nível I II III IV

Raio da esfera em mts 20 30 45 60

Toda estrutura a ser protegida tem que estar dentro do volume formado pelo deslocamento da esfera pelocondutor.10.9 Método Franklin Este método se baseia no uso de captores pontiagudos colocados em mastros verticais para se aproveitar osefeitos das pontas, quanto maior a altura maior o volume protegido, volume este que tem a forma de umcone formado pelo triangulo retângulo girado em torno do mastro. No caso de condutores horizontais suportados por hastes verticais, será obtido pelo deslocamento horizontaldo cone de proteção desde a posição de uma haste até a posição da outra haste.

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Volume de proteção de haste vertical

A linha curva entre h1 e h2 tem forma de parábola e,assim, a equação genérica da sua altura h em relaçãoao solo será:

h = ax² + bx + c onde x é a distância horizontal emrelação a h1.

E os coeficientes são dados por: a = (h2-h1)d**2 + raiz_q (3) / 3db = -raiz_q(3) / 3c = h1 onde raiz_q: raiz quadrada

Volume de proteção de haste com condutor horizontal. O ângulo de proteção e o raio de esfera admitido pela norma NBR5419 é:

Nível\H < 20m < 30m < 45m < 60m

I 25° * * *

II 35° 25° * *

III 45° 35° 25° *

IV 55° 45° 35° 25°

Entre dois captores próximos pode-se aumentar em 10° o ângulo na parte interna entre eles e na externa valeo da tabela acima. 10.10– Método Gaiola de Faraday

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Este método consiste em instalar um sistema de captores formado por condutores horizontais interligados emforma de malha, quanto menor for a distancia entre os condutores da malha melhor será a proteção obtida. Dimensões fixadas pela norma NBR5419

Nível Malha

I 5X7,5

II 10X15

III 10X15

IV 20X20

É prática se utilizar ainda pequenos captores Verticais, com 30 a 50 cm de altura, separados por umadistancia de 5 a 8 mts ao longo dos condutores da malha, isto se originou da norma inglesa BS 6651. É bom lembrar que não se deve colocar condutores elétricos paralelos aos condutores da malha na parteinterior da estrutura e próximo aos mesmos.

Volume protegido por malha 5X10 em método Faraday. 11.0 – Comparação entre os três métodos Na comparação entre os três métodos levando em conta o nível de proteção, eficiência e custo, verificamosque, o método Gaiola de Faraday leva vantagens em pequenas construções já em edificações de grandeporte o método eletromagnético é o de melhor relação custo beneficio.

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SPDA: Considerações Finais 12.0 – Materiais e seu dimensionamento 12.1 – Captores Os captores podem ser utilizados para sua fabricação o Cobre e suas ligas, o Alumínio e suas ligas, o açoinoxidável e o aço galvanizado a quente, a escolha quanto a estes materiais fica a critério do projetista quedeve levar em conta os poluentes da região. O Sal presente em regiões litorâneas (NaCl) ataca materiais ferrosos e o enxofre existente em fabricas elocais poluídos ataca o cobre.

Componentes utilizados em um SPDA Típico

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12.2 Condutores (Cabos de descida) Uma vez ter sido captada pelo captor a descarga atmosférica deverá ser conduzida ao sistema deaterramento pelos condutores de descida (Cabo de descida) onde o numero de condutores utilizados, odistanciamento entre eles e a respectiva seção transversal deverão ser escolhidos de maneira que :

Os Condutores suportem térmica e mecanicamente as correntes e os respectivos esforços;Não hajam descargas laterais;Os campos eletromagnéticos sejam mínimos;Não haja risco para as pessoas próximas;Não haja danos às paredes;Os materiais usados resistam as intempéries e a corrosão.

Para isto devemos de preferência utilizar os caminhos mais curtos e retilíneos possível para conduzir adescarga atmosférica, alem disto deve ser utilizado condutores de cobre, alumínio ou aço galvanizado aquente. Deve-se ainda tomar cuidado com o contato de materiais diferente como Cobre/Alumínio e Cobre/açogalvanizado, colocando-se uma proteção extra nestes contatos para proteger da corrosão. A seção transversal mínima especificada pelas normas é a calculada pelos efeitos térmicos e eletrodinâmicoscausados pela passagem da corrente das descargas atmosféricas. A temperatura limite considerada foi de500°C, levados em consideração os maiores valores de corrente e a resistência dos condutores. Para edificações até 20m as seções mínimas são: 16mm² de cobre, 35mm² para alumínio e 50 mm² para oaço galvanizado. Para edificações superiores a 20m as seções mínimas são: 35mm², 50 mm² e 70 mm² respectivamente. 12.3 Número de descidas e Espaçamento O Numero de descidas deve seguir o espaçamento médio máximo exigido pelo nível de proteção:

Nível Espaçamento Máximo

I 10 m

II 15 m

III 20 m

IV 25 m

Sendo que o numero mínimo de descidas exigido pela norma é de 2. Lembramos que o perímetro do prédiodividido pelo espaçamento da tabela acima resulta no numero mínimo de descidas. 12.4 Encaminhamento das Descidas

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A corrente do raio tem como tendência, ir para a terra pelo lado externo da estrutura e pelo caminho maiscurta possível (menor indutância), portanto as descidas não devem formar laços que aumentem suaindutância e possam dar origem a descargas perigosas, principalmente em locais de risco (sujeitos aincêndio). O calculo da possibilidade de descarga é o mesmo usado para o calculo da distancia de segurança. Asdescidas devem ainda passar eqüidistantes de toda Tubulação de cabo interna da estrutura, pois podeprovocar indução nos mesmos, lembramos ainda que os eletrodutos devem passar a uma distancia segura dasdescidas. A fixação dos condutores de descidas, desde a década de 70 já se utiliza a fixação direta na parede semdistanciador, pois se verificou que o dano provocado na parede com ou sem distanciador é praticamente omesmo e a estética é melhor, permitindo o uso de condutores de descida em forma de barra chata,cantoneiras, ou outros perfis existentes na estrutura. 12.5 Aterramento O aterramento, em uma instalação SPDA tem como finalidade de dissipar no solo a corrente do raio, semprovocar tensões de passo perigosas e mantendo baixa a queda de tensão na resistência de terra, Oscondutores de um sistema de terra são denominados eletrodos e podem ser introduzida nas posiçõesVERTICAL, HORIZONTAL ou INCLINADA. 13.0 Resistividade do Solo É a característica do solo que vai determinar sua resistividade, que pode ser definida como a resistênciaentre faces opostas de um cubo de aresta unitária construído com material retirado do local (paralaboratório) ou podemos medir com instrumento chamando TERROMETRO (Método de Wenner) com 4terminais (duas de corrente e duas de tensão), separadas eqüidistantes uns dos outros e podemos calcular aresistividade pela formula a seguir: p = 2. ¶. a . R

Quando a distância a for pequena, a resistividade corresponde às primeiras camadas do terreno, à medidaque a distancia entre as hastes vai sendo aumentada, vão sendo incluídas as camadas inferiores, para efeito

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de padronização são utilizadas distancias de 2,4,8,16,32,64 e 128 metros e são realizadas medições em variasdireções no terreno, e o resultado é tratado por Sws através de processos gráficos. 14.0 A medição da Resistência A resistência de terra pode ser medida por um instrumento desenvolvido para isto chamadoTELURIMETRO ou Termômetro como é mais conhecido. Estes equipamentos existem em duas versões, com três ou quatro terminais, para medirem resistência eresistividade respectivamente, eles têm uma fonte de tensão própria e a leitura pode ser analógica ou digital. A medida é feita colocando-se as hastes a distancias padronizadas pelo fabricante do equipamento(geralmente dentro da relação 30/50 ou 40/60 metros) estas distancias são grandes para se levar em conta àscamadas inferiores do terreno, depois se medem a escala de tensão, em seguida o valor ôhmico do terreno. O Valor medido deve estar dentro do máximo pedido pela norma (Em Telecom e informática < 6 ohms). Caso o valor medido seja superior deve-se tentar redução por um dos métodos estudados a seguir. 15.0 Redução da Resistência de terra Para se reduzir a resistência de terra usamos um dos seguintes métodos, a saber:

Hastes profundas: Existem no mercado, hastes que podem ser prolongadas por buchas de união; oinstalador vai cravando as secções através de um martelete e medindo a resistência até chegar ao valordesejado. Alem do efeito do comprimento da haste tem-se uma redução da resistência pela maiorumidade do solo nas camadas mais profundas, sendo que não devem ultrapassar a 18 mts deprofundidade, pois causariam indutância elevada.Sal para melhorar a condutividade do solo: Este método permite obter resistências mais baixas; oinconveniente é que o sal (normalmente o Nacl) se dissolve com a água da chuva e o tratamento queser renovado a cada 2 ou 3 anos ou ainda menos dependendo do tipo de terreno.Tratamento Químico: neste método o eletrodo é mantido úmido por um GEL que absorve águadurante o período de chuva e a perde lentamente no período de seca, deve-se tomar cuidado no usodeste método com o uso de hastes de aço galvanizado devido o ataque corrosivo, no Brasil éconhecido pelo nome do Fabricante + gel EX: Aterragel, Ericogel, Laborgel,...Etc.

Uso de eletrodos em paralelo: quando os eletrodos são verticais pode-se colocar hastes a uma distancia nomínimo igual ao comprimento, em disposição triangular, retilínea, quadrangular ou circular. A distanciamínima esta relacionada com a interferência entre o mesmo e sua redução.

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SPDA: Teste seu entendimento 1. Como determinar a necessidade de um Sistema SPDA?

pela quantidade de aglomeraçao de pessoas no volume a ser protegido.

Pela quantidade de raios que incidem / km2 na região

Pelo tipo de produto ou atividade da empresa a ser protegida.

usando a Norma NBR541

usando todas as alternativas anteriores. 2. Qual o efeito da corrente de toque no corpo humano?

apenas um choque de mili-amperes

passagem de uma pequena corrente pelo corpo

passagem de alguns amperes pelo corpo

fibrilaçao e parada cardiaca devido a alta corrente que passara pelo corpo. 3. Qual o sistema mais apropriado e economico que protege um volume com eficiencia do tipo caixad`agua?

sistema de aterramento

sistema SPDA tipo faraday

sistema hibrido faraday + franklin

sistema SPDA tipo Franklin 4. Qual o risco provocado pela tensao de passo?

Choque devido faiscas provocadas pelo raio

estar com os dois pés juntos na hora do raio e tomar a descarga eletrica

durante o evento do raio estar com os pes em dois aneis de potenciais diferentes e uma corrente fluirpelo corpo provocando danos no corpo humano

um animal bovino (quadrúpede) morrer durante o raio devido estar em movimento 5. Quais os principais componentes de um SPDA Franklin?

Captor franklin, isoladores, conector e cabo de cobre condutor.

Captor franklin, isoladores, condutores de descida.

Captor franklin, isoladores, condutores de descida, hastes de terra (Aterramento).

a, b e c estao corretas.

nenhuma das anteriores.

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