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1 ESCOPO DO CURSO • Formação da descarga atmosférica; • Acidentes; • Gerenciamento de risco; • Métodos de dimensionamentos: captação, descidas, aterramento e equipotencialização; • Distância de segurança; • Condutores e locais de aplicação; • Proteção contra tensão de passo e toque; • SPDA Estrutural; • Medição de continuidade elétrica; • Inspeção e laudos; • Exercícios. Formação da Descarga Atmosférica 2 3 4 5 6 7 8 Descarga atmosférica – câmera de alta velocidade - INPE 9 Captor não convencional x convencional Captor não convencional Captor Convencional Twitter: @pararaios ACIDENTES NO BRASIL Mansão em Campos do Jordão (SP) 10 11 Descarga Direta e Lateral Tensão de passo e toque DETECTOR LOCAL DE TROVADAS 12 • 1950 – NB165: Documentos Belgas, 6 páginas • 1970 – NB165: Documentos Americanos, 7 páginas • 1977 – NBR5419: NB165:1970, 16 páginas • 1993 – NBR5419: IEC 1024:1990, 27 páginas • 2001 – NBR5419: IEC 61024:1998, 33 páginas • 2005 – NBR5419: IEC 61024:1998, 42 páginas • 2015 – NBR5419: IEC 62305:2010, 353 páginas LINHA DO TEMPO 5419 • NBR5419:2015 – 1: Princípios Gerais • NBR5419:2015 – 2: Gerenciamento de Risco • NBR5419:2015 – 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida • NBR5419:2015 – 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura NBR5419:2015 NBR 5419-1 NBR 5419-2 MPS Medidas de proteção A ameaça da descarga atmosférica Proteção contra descargas atmosféricas PDA SPDA Riscos associados à descarga NBR 5419-3 NBR 5419-4 ESTRUTURA DA NBR5419:2015 13 Ponto de impacto Na estrutura Na linha de serviço Próximo à estrutura Próximo à linha de serviço FONTE DE DANO • D1: danos a vida humana; • D2: danos materiais; • D3: danos aos serviços (equipamentos); DANOS L1: perda de vida humana (incluindo ferimentos permanentes); L2: perda de serviço essencial ao público; L3: perda de patrimônio cultural; L4: perda de valores econômicos (estrutura, conteúdo, e perdas de atividades). PERDAS 14 R1: risco de perda de vida humana (incluindo ferimentos permanentes) R2: risco de perda de serviço essencial ao público R3: risco de perda de patrimônio cultural R4: risco de perda de valores econômicos RISCOS 2 S3 S4 S2 S1 RU, RV, RW RM RZ RA, RB, RC RELAÇÃO ENTRE RISCO, DANO E PERDA CHOQUE INCÊNDIO DANO NO EQUIPAMENTO CHOQUE INCÊNDIO DANO NO EQUIPAMENTO DANO NO EQUIPAMENTO DANO NO EQUIPAMENTO COMPOSIÇÃO DOS RISCOS Fonte de danos Descarga na estrutura S1 Descarga perto da estrutura S2 Descarga em uma linha conectada a estrutura S3 Descarga perto de uma linha conectada a estrutura S4 Componente de risco RA RB RC RM RU RV RW RZ Risco para cada tipo de perda R1 R2 R3 R4 * * b * * * * * a * * * a * * * *b * * * * * a * * * a * * a Somente para estruturas com risco de explosão e para hospitais ou outras estruturas quando a falha dos sistemas internos imediatamente possam por em perigo a vida humana. b Somente para propriedades onde animais possam ser perdidos. 15 RX = Ny · PX · LX R → risco associado N → numero de eventos perigosos P → probabilidade do dano (medida de proteção) L → consequência da perda x → A, B, C, U, V, W, Z ou M y → D, L, I ou M CÁLCULO DO RISCO Ny = NG · Ay · 10-6 N → número de eventos perigosos NG → densidade de descargas para o solo A → área de exposição y → D, L, I ou M NÚMERO DE EVENTOS PERIGOSOS DENSIDADE DE DESCARGAS (NG) http://www.inpe.br/webelat/ABNT_NBR5419_Ng 16 ÁREA DE EXPOSIÇÃO 3H AM H W L AD AL AI ADJ LJ HJ WJ LL 500 m 40 m 4 000 m PA e PB PA = PTA × PB Medida de contra choque PTA Nenhuma medida 1 Avisos de alerta 0,1 Isolação elétrica 0,01 Malha reticulada no solo 0,01 Restrições físicas 0 Classe do SPDA PB Sem SPDA - 1 Com SPDA IV 0,2 III 0,1 II 0,05 I 0,02 SPDA Estrutural + captor classe I 0,01 SPDA Estrutural e cobertura metálica 0,001 PROBABILIDADE DO DANO PC = PSPD × CLD PM = PSPD × PMS PU = PTU × PEB × PLD × CLD PV = PEB × PLD × CLD PW = PSPD × PLD × CLD PZ = PSPD × PLI × CLI PSPD = DPS coordenado CLD = Blindagem da linha externa PTU = Medida contra tensão de choque PEB = DPS na entrada das linhas PLD = Resistência da blindagem PLI = Suportabilidade do equipamento CLI = Blindagem e aterramento da linha PMS = Blindagem espacial 17 CONSEQUÊNCIA DA PERDA LT Se há pessoas na zona; LF Ocupação da zona; LO Se há equipamentos mantendo uma vida; rt Resistividade do solo ou piso; rp Sistema de combate à incêndio; LA = LU = rt ∙ LT ∙ nZ nt ∙ tZ 8760 LB = LV = rp ∙ rf ∙ hz ∙ LF ∙ nZnt ∙ tZ 8760 LC = LM = LW = LZ = LO ∙ nZnt ∙ tZ 8760 rf Carga de incêndio; hz Risco de pânico; nz Número de pessoas na zona; nt Número total de pessoas na estrutura; tz Tempo de permanência na zona. Risco de perda RT R1 Risco de perda de vida humana ou ferimentos permanentes 10–5 R2 Risco de perda de serviço ao público 10–3 R3 Risco de perda de patrimônio cultural 10–4 R4 Risco de perda de valor econômico Se R RT, a proteção contra a descarga atmosférica não é necessária. Se R > RT, medidas de proteção devem ser adotadas no sentido de reduzir R RT para todos os riscos aos quais a estrutura está sujeita. GERENCIAMENTO DE RISCO 10–3 MEDIDAS DE PROTEÇÃO Medidas de proteção RA RB RC RM RU RV RW RZ Resistividade do piso X X Restrições físicas, isolamento, avisos X X SPDA X X X X X X DPS nas entradas das linhas X X X X Interfaces isolantes X X X X X X DPS nos quadros e/ou equipamentos X X X X Blindagem externo e/ou externa X X Blindagem de linhas do lado de fora X X X X Blindagem de linhas do lado de dentro X X Não criar laços / loops nas instalações X X Equipotencialização entre equipamentos X Sistema de combate a incêndio X X 18 NÍVEL E CLASSE PDA NÍVEL SPDA CLASSE MPS CLASSE PDA - NÍVEIS DE PROTEÇÃO 3kA 200kA 5kA 150kA 10kA 100kA 16kA 100kA NÍVEL 1 NÍVEL 2 NÍVEL 3 NÍVEL 4 1% 1% 3% 9% 16% 2% 5% 5% 98% 95% 86% 79% NÍVEL E CLASSE PDA SPDA NÍVEL I CLASSE I NÍVEL II CLASSE II NÍVEL III CLASSE III NÍVEL IV CLASSE IV 19 SPDA FINALIDADE SUBSISTEMA MÉTODO SPDA EXTERNO Captar a descarga Captação Ângulo de proteção Esfera rolante Malhas Conduzir a descarga até o solo Descida Dispersar a descarga no solo Aterramento SPDA INTERNO Evitar choques e incêndio Equipotencialização R R R MÉTODO DA ESFERA ROLANTE Classe de proteção Raio da esfera (m) I 20 II 30 III 45 IV 60 R R R R R MÉTODO DA ESFERA ROLANTE Classe de proteção Raio da esfera (m) I 20 II 30 III 45 IV 60 20 Onde, R - o raio da esfera rolante H - distância da ponta do captor ao solo A - altura do que se deseja proteger Rc - o raio de centro Dm - distância máxima Ri - raio de interação Rp - raio de proteção individual Dimensionamento esfera rolante ܴܿ ൌ 2 · ܴ · ܪ െ ܣଶ ܦ݉ ൌ 2 · ܴଶ െ ሺܴ െ ܪ ܣሻଶ ܴ݅ 2 · ܴ · ܣ െ ܣଶ ܴ ൌ ܴܿ െ ܴ݅ 21 ܴܿ ൌ 2 · ܴ · ܪ െ ܣଶ ܦ݉ ൌ 2 · ܴଶ െ ሺܴ െ ܪ ܣሻଶ ܴ݅ ൌ 2 · ܴ · ܣ െ ܣଶ ܴ ൌ ܴܿ െ ܴ݅ 22 ܴܿ ൌ 2 · ܴ · ܪ െ ܣଶ ܦ݉ 2 · ܴଶ െ ሺܴ െ ܪ ܣሻଶ ܴ݅ ൌ 2 · ܴ · ܣ െ ܣଶ ܴ ൌ ܴܿ െ ܴ݅ 23 ܴܿ ൌ 2 · ܴ · ݄ െ ܣଶ ܦ݉ ൌ 2 · ܴଶ െ ሺܴ െ ܪ ܣሻଶ ܴ݅ ൌ 2 · ܴ · ܣ െ ܣଶ ܴ ൌ ܴܿ െ ܴ݅ ܴܿ ൌ 2 · ܴ · ܪ െ ܣଶ ܦ݉ ൌ 2 · ܴଶ െ ሺܴ െ ܪ ܣሻଶ ܴ݅ ൌ 2 ·ܴ · ܣ െ ܣଶ ܴ ൌ ܴܿ െ ܴ݅ 24 ܴܿ ൌ 2 · ܴ · ܪ െ ܣଶ ܦ݉ 2 · ܴଶ െ ሺܴ െ ܪ ܣሻଶ ܴ݅ 2 · ܴ · ܣ െ ܣଶ ܴ ൌ ܴܿ െ ܴ݅ 25 26 27 28 H A H h h h MÉTODO DO ÂNGULO DE PROTEÇÃO 29 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 ou h (m) (°) MÉTODO DO ÂNGULO DE PROTEÇÃO 1 2 MÉTODO DO ÂNGULO DE PROTEÇÃO H A H h h h MÉTODO DO ÂNGULO DE PROTEÇÃO Classe do SPDA I I III IV I 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 H m ° ܴ ൌ ݄ · tan ∝ு ܴ ݎ ݎ ܴ ܴ ݄ ∝ ܪ ܪ 30 MÉTODO DO ÂNGULO DE PROTEÇÃO Classe do SPDA I I III IV I 2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 H m ° ܴ ൌ ܪ െ ܣ · tan ∝ு ܴ ݎ ݎ ܴ ܴ ܣ ܪ ∝ு Encontro acima da cobertura 2 h Captor h H Captor H Plano de referência (h) H h MÉTODO DO ÂNGULO DE PROTEÇÃO a b b a Classe Largura “a” (m) Comprimento “b” (m) I 5 5 II 10 10 III 15 15 IV 20 20 MÉTODO DAS MALHAS 31 ESPESSURA CAPTOR NATURAL Classe do SPDA Material Espessura t mm Espessura t mm I a IV Chumbo – 2,0 Aço 4 0,5 Titânio 4 0,5 Cobre 5 0,5 Alumínio 7 0,65 Zinco – 0,7 TELHA COMO CAPTOR NATURAL CaptorCaptor R 32 TELHA ISOLAMENTO TÉRMICO E ACÚSTICO Exemplo de isolamentos de um fabricante de telha: Exemplo de dimensões de telha de um fabricante: GUARDA CORPO FIXAÇÃO DOS CONDUTORES Na horizontal não superior à 1 metros Na vertical não superior à 1,5 metro 33 FIXAÇÃO ATRAVÉS DE COLA Independem do método usado; Preferência para as quinas; Mínimo de duas descidas, exceto sistema isolado; Não são permitidas emendas nos cabos; Verificar distância de segurança para proximidade com tubulações de gás, aberturas e demais instalações. DESCIDAS D Não ultrapassar 20% do valor médio Classe Espaçamento Médio Máximo (m) Espaçamento Máximo (m) I 10 12 II 10 12 III 15 18 IV 20 24 CONEXÃO DE ENSAIO CABO DE DESCIDA CONEXÃO DE ENSAIO ANEL DE ATERRAMENTO CONEXÃO DESCIDA COM ANEL 34 DESCIDAS NATURAIS DESCIDAS NATURAIS ANÉIS DE CINTAMENTO Classe D (m) I 10 II 10 III 15 IV 20 D D D 35 ESTRUTURAS >60 METROS h > 60 m 0,8 h R R DISTÂNCIA DE SEGURANÇA l >2,5 m s DESCIDA l >2,5 m d DISTÂNCIA DE SEGURANÇA s l1 l = l1 + l2 + l3 l2 l3 36 DISTÂNCIA DE SEGURANÇA 3 1 8 2 4 5 7 l s 6 DISTÂNCIA DE SEGURANÇA DISTÂNCIA DE SEGURANÇA S = m ik k × kc × l Onde, ki depende do nível de proteção escolhido para o SPDA; kc depende da corrente de descarga pelos condutores de descida; km depende do material isolante; l é o comprimento do ponto onde a distância de segurança deve ser considerada até a equipotencialização mais próxima. 37 DISTÂNCIA DE SEGURANÇA S = m ik k × kc × l Classe Ki I 0,08 II 0,06 III e IV 0,04 Material Km Ar 1 Concreto, tijolos 0,5 Nº descidas kc 1 1 2 0,66 3 ou mais 0,44 Método Simplificado Abordagem completa - Kc 32,01,0 2 1 h c n kc c h CENTELHAMENTO PARA A ARMADURA DE AÇO 38 CONDUTORES CAPTOR E DESCIDA Material Configuração Seção mínima mm2 Comentários Cobre Fita maciça 35 Espessura 1,75 mm Arredondado maciço 35 Diâmetro 6 mm Encordoado 35 Diâmetro de cada fio 2,5 mm Arredondado maciço (1m) 200 Diâmetro 16 mm Alumínio Fita maciça 70 Espessura 3 mm Arredondado maciço 70 Diâmetro 9,5 mm Encordoado 70 Diâmetro de cada fio 3,5 mm Arredondado maciço (1m) 200 Diâmetro 16 mm Aço cobreado IACS 30% Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 50 Diâmetro de cada fio 3 mm Alumínio cobreado IACS 64% Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 70 Diâmetro de cada fio 3,6 mm CONTINUAÇÃO... Material Configuração Seção mínima mm2 Comentários Aço galvanizado a quente Fita maciça 50 Espessura mínima 2,5 mm Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 50 Diâmetro de cada fio 1,7 mm Arredondado maciço 200 Diâmetro 16 mm Aço inoxidável Fita maciça 50 Espessura 2 mm Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 70 Diâmetro de cada fio 1,7 mm Arredondado maciço 200 Diâmetro 16 mm Tolerância de 5% para espessuras, comprimento e diâmetro, exceto para o diâmetro dos fios das cordoalhas que é 2%. ATERRAMENTO Única configuração - Anel enterrado a no mínimo 50 cm de profundidade e afastado em aproximadamente de 1 metro das paredes. Critérios: - O anel deve ser continuo. - No mínimo 80% enterrado. - Pode ser interno se impossível externamente. ANEL DE ATERRAMENTO 39 COMPRIMENTO MÍNIMO l 1 (m ) (·m) Classe I Classe II 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 Classe III-IV RAIO MÉDIO A1 re ݎ ൌ ܣଵ ߨ ݎ ݈ଵ l 1 (m ) (·m) Classe I Classe II 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 Classe III-IV COMPENSAÇÃO lr = l1 – re lv = (l1 – re) ଶ 40 ROMPIMENTO DE PISOS ROMPIMENTO DE PISOS ROMPIMENTO DE PISOS 41 CONEXÕES NO ATERRAMENTO Não necessita caixa de inspeção no solo Não necessita caixa de inspeção no solo CONDUTORES NO ATERRAMENTO Material Configuração Dimensões mínimas Comentários Eletrodo cravado (Diâmetro) Eletrodo não cravado Cobre Encordoado ‒ 50 mm2 Diâmetro de cada fio cordoalha 3 mm Arredondado maciço ‒ 50 mm 2 Diâmetro 8 mm Fita maciça ‒ 50 mm2 Espessura 2 mm Arredondado maciço 15 mm ‒ Tubo 20 mm ‒ Espessura da parede 2 mm CONTINUAÇÃO... Material Configuração Dimensões mínimas Comentários Eletrodo cravado (Diâmetro) Eletrodo não cravado Aço galvanizado à quente Arredondado maciço 16 mm Diâmetro 10 mm ‒ Tubo 25 mm ‒ Espessura da parede 2 mm Fita maciça ‒ 90 mm2 Espessura 3 mm Encordoado ‒ 70 mm2 ‒ Aço cobreado 30% Arredondado Maciço Encordoado 12,7 mm 70 mm2 Diâmetro de cada fio da cordoalha 3,45 mm Aço inoxidável Arredondado maciço Fita maciça 15 mm Diâmetro 10 mm 100 mm2 Espessura mínima 2 mm Tolerância de 5% para espessuras, comprimento e diâmetro, exceto para o diâmetro dos fios das cordoalhas que é 2%. 42 SPDA INTERNO Pode ocorrer centelhamentos perigosos entre o SPDA externo e outros componentes, como: • as instalações metálicas; • os sistemas internos; • as partes condutivas externas e linhas conectadas à estrutura. O centelhamento perigoso entre diferentes partes pode ser evitado por meio de: • ligações equipotenciais, ou • isolação elétrica entre as partes. EQUIPOTENCIALIZAÇÃO Os meios de interligação podem ser: • direto: condutores de ligação, onde a continuidade elétrica não seja garantida pelas ligações naturais; • indireto: dispositivos de proteção contra surtos (DPS), onde a conexão direta através de condutores de ligação não possa ser realizada; B.E.P - BARRAMENTO DE EQUIPOTENCIALIZAÇÃO PRINCIPAL 43 BEL – BARRAMENTO DE EQUIPOTENCIALIZAÇÃO LOCAL 20 20 20 BEP BEL BEL BEL – BARRAMENTO DE EQUIPOTENCIALIZAÇÃO LOCAL CONDUTORES EQUIPOTENCIALIZAÇÃO Classe do SPDA Modo de instalaçãoMaterial Área da seção reta mm² I a IV Não enterrado Cobre 16 Alumínio 25 Aço galvanizado a fogo 50 Enterrado Cobre 50 Alumínio Não aplicável Aço galvanizado a fogo 80 Classe do SPDA Material Área da seção reta mm2 I a IV Cobre 6 Alumínio 16 Aço galvanizado a fogo 22 Seção mínima de condutores para alta corrente Seção mínima de condutores para baixa corrente 44 PROTEÇÃO TENSÃO DE TOQUE E PASSO Os riscos são toleráveis para uma das condições: a) A aproximação, ou a duração da presença fora da estrutura e próximo à descida, for pequena; b) Mínimo de 10 descidas naturais contínuas (aço das armaduras, pilares de aço etc.); c) Resistividade do piso (3m da descida) for ≥100kΩ.m (5cm de asfalto, ou 15 cm de cascalho, ou 20 cm de brita). PROTEÇÃO TENSÃO DE TOQUE Se as medidas não forem possíveis: • Isolação das descidas com material com isolação de 100 kV à 1,2/50 µs (camada de 3mm de polietileno reticulado); • Restrições físicas (barreiras) ou sinalização. PROTEÇÃO TENSÃO DE TOQUE 45 PROTEÇÃO TENSÃO DE PASSO Se as medidas a, b ou c não forem possíveis: • Barreira ou sinalização (3m da descida); • Aterramento reticulado no entorno da descida. MATERIAS E CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO Material Utilização Corrosão Ao ar livre Na terra No concreto ou reboco No concreto armado Resistência Aumentado por Podem ser destruídos por acoplamento galvânico Cobre Maciço Encordoado Como cobertura Maciço Encordoado Como cobertura Maciço Encordoado Como cobertura Não permitido Bom em muitos ambientes Compostos sulfurados Materiais orgânicos Altos conteúdos de cloretos – Aço galvanizado a quente Maciço Encordoado Maciço Encordoado Maciço Encordoado Maciço Encordoado Aceitável no ar, em concreto e em solos salubres Altos conteúdos de cloretos Cobre Aço inoxidável Maciço Encordoado Maciço Encordoado Maciço Encordoado Maciço Encordoado Bom em muitos ambientes Altos conteúdos de cloretos – Aço revestido por cobre Maciço Encordoado Maciço Encordoado Maciço Encordoado Não permitido Bom em muitos ambientes Compostos sulfurados – Alumínio Maciço Encordoado Não permitido Não permitido Não permitido Bom em atmosferas contendo baixas concentrações de sulfurados e cloretos Soluções alcalinas Cobre UTILIZAÇÃO DAS ARMADURAS DE AÇO ESTRUTURA EXISTENTE: – MEDIÇÃO DE CONTINUIDADE ELÉTRICA ESTRUTURA NOVA: – PREPARAR AS ARMADURAS DE AÇO PARA QUE TENHA CONTINUIDADE ELÉTRICA 46 MEDIÇÃO DE CONTINUIDADE DAS ARMADURAS DE AÇO ELEMENTO ADICIONAL FUNDAÇÃO 47 EMENDAS ENCONTRO DE LAJE COM PILAR ATERRINSERT 48 ATERRINSET DERIVAÇÕES DO ATERRINSERT DERIVAÇÕES DO ATERRINSERT 49 DOCUMENTAÇÃO DO SPDA • Análise de risco e medidas de proteção; • Projetos; • Resistividade do solo (exceto estrutural); • Registro dos ensaios e inspeções periódicas. OBJETIVO DAS INSPEÇÕES • Verificar conformidade dos projetos e documentos; • Verificar se a instalação está conforme aos projetos adequados; • Verificar se os componentes do SPDA estão livres de corrosão, firmes e robustos; • Ampliações, instalações, estruturas metálicas instaladas após a instalação do SPDA; QUANDO INSPECIONAR? • Durante a construção da estrutura, • Após a instalação do SPDA, no momento da emissão do documento “as built”, • Após alterações ou reparos, ou quando a estrutura foi atingida por uma descarga atmosférica; • Inspeções periódicas; 50 PERIODICIDADE • Inspeção visual semestral; • Periodicamente, realizada por profissional habilitado e capacitado, nos intervalos: – 1 ano, para munição ou explosivos, ou locais de corrosão atmosférica severa (regiões litorâneas, ambientes industriais com atmosfera agressiva etc.), ou fornecedoras de serviços essenciais (energia, água, telecomunicações etc.); – 3 anos, para as demais estruturas. ENSAIOS NAS INSPEÇÕES • Verificação da continuidade elétrica da armadura de aço em caso de SPDA estrutural; • Verificação da continuidade elétrica das descidas e equipotencializações; • Verificação da continuidade elétrica dos eletrodos de aterramento. HASTE DE ATERRAMENTO 51 VERIFICAÇÃO DA SEÇÃO DOS CONDUTORES Evitar principalmente: Cobre com Alumínio Cobre com Aço Ligas de cobre: Cobre + Zinco = Latão Cobre + Estanho = Bronze CORROSÃO GALVÂNICA ALTERNATIVA PARA A CORROÇÃO GALVÂNICA 52 EXERCÍCIO • Prédio residencial; • Nível 2; • ρ=950·m • Sistema convencional, não estrutural; 53
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