SPDA_DA-Dir_2010_2

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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
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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
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BENJAMIN FRANKLIN
TEORIA - eletricidade estática e relâmpagos são manifestações de um mesmo fenômeno
propôs o uso de hastes pára-raios em artigo publicado em 1750
primeiros experimentos com pipas em 1752 (Filadélfia)
carregar uma Jarra de Leyden
sobreviveu às experiências
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Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas - SPDA
objetivo básico - interceptar raios e conduzi-los para a terra 
danos causados por um raio  proporcionais à energia contida no mesmo  função do quadrado da intensidade de corrente 
BENEFÍCIOS:
- drástica redução da ocorrência de danos por quedas diretas (falhas de blindagem)
- quando ocorrerem, estes danos serão de menor magnitude, em função do fato que as falhas de blindagem estarem associadas a raios de baixa intensidade de corrente
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SPDA pode ser dividido em 3 partes:
	- rede captora de descargas
	- descidas
	- aterramentos
Rede de eqüipotencialização  é a quarta parte 
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PROJETO DE REDES CAPTORAS
MODELO ELETROGEOMÉTRICO
MÉTODO DE FRANKLIN
GAIOLA DE FARADAY
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VOLUME DE PROTEÇÃO DE UM ELEMENTO CAPTOR
DATA�
FONTE�
FORMA�
�
1778�
B. Wilson�
cone com 58�SÍMBOLO 176 \f "Symbol" \s 11���
�
1823�
Gay Lussac�
cilindro�
�
1874�
de Fonvielle�
cone de 64�SÍMBOLO 176 \f "Symbol" \s 11���
�
1875�
Comissão de Paris�
cone de 60�SÍMBOLO 176 \f "Symbol" \s 11���
�
1875�
Chapman�
cilindro�
�
1881�
Adams�
cone de 45�SÍMBOLO 176 \f "Symbol" \s 11���
�
1881�
Preece�
cone semi-circular *�
�
1920�
F. W. Peek�
cone de 64�SÍMBOLO 176 \f "Symbol" \s 11�� a 76�SÍMBOLO 176 \f "Symbol" \s 11���
�
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PRINCÍPIOS DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO
o raio se desenvolve sem nenhuma interferência por parte das estruturas existentes não solo, enquanto não atinge o “striking distance”
a distância de atração é função da amplitude da descarga de retorno do raio 
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CONE SEMI-CIRCULAR
INDÍCIOS:
DESCARGAS EM ESTRUTURAS ALTAS
DESEMPENHO DE LT’s 
PESQUISAS
LT’s - E. R. Whitehead (1971)
SE’s - Sargent (1972), Link (1875) e Mousa (1978) 
estruturas - Ralph Lee (1978/1979)
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MODELO ELETROGEOMÉTRICO
APLICAÇÃO A ESTRUTURAS
década de 40  descargas laterais em estruturas muito altas (Empire State Building e a Torre Eiffel)
estruturas - Ralph Lee (1978/1979) – conceito da “esfera rolante”
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MODELO ELETROGEOMÉTRICO
APLICAÇÃO A ESTRUTURAS
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MODELO ELETROGEOMÉTRICO
ESFERA ROLANTE
RAIO FUNÇÃO DA INTENSIDADE DA CORRENTE DE RETORNO --> DEFINE O NÍVEL DE PROTEÇÃO
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ESFERA ROLANTE
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MÉTODO DE FRANKLIN
APROXIMAÇÃO DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO
MAIS FÁCIL APLICAÇÃO
MENOR VOLUME DE PROTEÇÃO
O ÂNGULO DE PROTEÇÃO É FUNÇÃO DE:
ALTURA DO CAPTOR
NÍVEL DE PROTEÇÃO
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GAIOLA DE FARADAY
REDE DE CONDUTORES LANÇADA NA COBERTURA E NAS LATERAIS DE UMA EDIFICAÇÃO
VANTAGENS
 ATENUA OS CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS NO INTERIOR DA INSTALAÇÃO
PERMITE O APROVEITAMENTO DE ELEMENTOS METÁLICOS ESTRUTURAIS (COBERTURA E FACHADA)
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Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJ
Instalações Elétricas
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Estrutural
Cortesia TERMOTÉCNICA
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Vista de um SPDA
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DESCIDAS
NÍVEL DE PROTEÇÃO�
ESPAÇAMENTO MÉDIO�
�
I�
10m�
�
II�
15m�
�
III�
20m�
�
IV�
25m�
�
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NORMAS BÁSICAS
NFPA-78/ 1904 - 1980 - National Fire Protection Association, norma americana de proteção contra raios, reconhece apenas os captores tipo Franklin 
IEC-1024 /1990 - International Electrotechnical Comission
NBR 5419 /2005 - Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas
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NÍVEIS DE PROTEÇÃO
NBR-5419
Nível de Proteção�
Distância R 
(metros)�
Valor de Crista de Ir 
(kA)�
Índice de Proteção (%)�
�
I�
20�
3,7�
-�
�
II�
30�
6,1�
99,9�
�
III�
45�
10,6�
99,5�
�
IV�
60�
16,5�
-�
�
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REDE CAPTORA
 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
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NBR-5419
as edificações com altura superior a 10 metros deverão possuir um anel captor, lançado ao longo de todo o perímetro da cobertura e afastado no máximo 0,5m da sua borda
em caso de não necessidade de SPDA, deverá ser emitido um atestado através do anexo B da norma
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NBR-5419
a norma expõe com detalhes, a utilização de ferragens estruturais como parte do SPDA, com destaque para os sistemas que utilizam barra adicional dedicada, como forma de garantir a continuidade elétrica e a equalização de potenciais (Anexo D)
determina as espessuras mínimas para que estruturas metálicas (por exemplo, tanques ) possam ser utilizadas no SPDA, sendo definidas espessuras para não haver pontos quentes (para tanques de inflamáveis e explosivos) e pontos de perfuração
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NBR-5419
todas as peças e acessórios de materiais ferrosos, usados no SPDA, deverão ser galvanizadas a fogo ou banhadas com 254 micrometros de cobre (fica assim proibida a zincagem eletrolítica)
deverá ser instalada uma prumada vertical, interna ao prédio, para interligar as caixas de equalização secundárias à caixa de equalização principal (LEP);
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Equalização externa
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NBR-5419
o valor da resistência de aterramento de 10 ohms continua sendo recomendado, porém, em locais onde o solo apresente alta resistividade , poderão ser aceitos valores maiores, desde que sejam feitos arranjos que minimizem os potenciais de passo e que os procedimentos sejam tecnicamente justificados;
nos SPDA estruturais que não utilizarem a barra adicional dedicada, deverão ser feitas medições de continuidade elétrica entre diversos pontos da estrutura, pois na maioria dos casos a construção não é acompanhada pelo responsável técnico do SPDA;
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TESTES DE CONTINUIDADE
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NBR-5419
a norma deixa explícito que deverão ser instaladas pelo menos 2 descidas para qualquer tipo de edificação
postes e mastros metálicos não necessitam de descidas, podendo ter a sua estrutura aproveitada como descida natural
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NBR-5419
caso sejam utilizados cabos como condutores de descida, estes não poderão ter emendas (exceto a emenda de medição), nem mesmo com solda exotérmica (continuam sendo aceitas as emendas nos condutores de descida em perfis metálicos)
a norma reforça a exigência de se documentar todaa instalação, por meio de projetos e relatórios técnicos, e de se fazer as vistorias periodicamente
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NBR-5419
as descidas do SPDA deverão distar das tubulações de gás no mínimo 2 metros, no caso deste distanciamento não ser possível, as tubulações deverão ser equalizadas a cada 20 metros de altura, diretamente no SPDA ou indiretamente através de DPS (Dispositivo de Proteção de Surtos)
em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras superiores a 40 metros, são necessários condutores de descida no interior do volume a proteger (requisito que será naturalmente atendido no caso de estruturas metálicas ou com armaduras de aço interligadas)
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2
7
5
6
8
9
10
13
11
12