11 Instalações prediais - Aula 11

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Disciplina CCE0426 – Instalações Prediais Elétricas – Aula 10
Professor Bruno Sampaio Andrade
Dispositivos de proteção utilizados em uma IBT 
 Proteção contra descargas atmosféricas
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Formação de uma descarga atmosférica
Distribuição de cargas elétricas das nuvens e do solo:
O valor do gradiente de tensão para o qual a rigidez dielétrica do ar é rompida é de aproximadamente 1 KV/mm.
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Formação da uma descarga atmosférica
Formato característico de uma onda de descarga atmosférica
Formação de uma descarga atmosférica
O índice mais tradicional para a identificação dos níveis de incidência de raios em um determinado local é o índice ceráunico. Esse índice indica o número de dias no ano que foi ouvida uma trovoada. 
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Curvas isoceráunicas
Intensidade das descargas atmosféricas
Probabilidades e intensidades das descargas atmosféricas, acordo medições feitas na estação do monte San Salvatori:
85% ≤ 15 kA;
97% ≤ 10 kA;
50% ≤ 30 kA;
4% ≤ 80 kA;
20% ≤ 45 kA;
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Curvas isoceránicas
A NBR 549-2005 apresenta os mapas do Brasil e da região SE com curvas isoceráunicas que identificam as regiões com o mesmo índice ceráunico.
Os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas diretas – SPDA - têm por objetivo básico interceptar raios e conduzi-los para a terra. 
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Quando ocorrerem, os danos serão de menor magnitude, pois as falhas de blindagem estarem associados a raios de baixa intensidade de corrente
Drástica redução da ocorrência de danos por queda direta (falhas de blindagem);
Os danos causados por um raio é proporcional à energia contida no mesmo, que, por sua vez, é função do quadrado de sua corrente;
O adequado dimensionamento de um sistema de proteção contra raios reduz a vulnerabilidade às descargas diretas trazendo uma: 
Classificação das estruturas quanto ao nível de proteção: 
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Nível II – Falhas no sistema de proteção pode provocar perdas estimáveis de material e pânico aos presentes, porém sem nenhuma consequência para instalações adjacentes. 
Nível I – É o nível mais severo quanto à perda de patrimônio. Falha s no sistema de proteção pode provocar danos às estruturas adjacentes: Indústrias petroquímicas, de materiais explosivos e etc;
Nível III – Construções de uso comum, tais como prédios residenciais, lojas de departamentos e indústrias de manufaturados simples
A NBR5419:2005 define quatro diferentes níveis de proteção quanto às descargas atmosféricas:
Classificação das estruturas quanto ao nível de proteção: 
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Nível IV – Refere-se às construções onde não é rotineira a presença de pessoas, feitas de materiais não inflamável, tais como armazéns de concreto para produtos de construção.
O bom projeto de uma rede captora de descargas diretas deverá atender, não apenas a solução geométrica, como também:
A normatização brasileira admite os modelos de proteção:
Aspectos de estética (impacto visual); e 
Custo (viabilidade técnica e econômica do projeto)
Método de Franklin;
Modelo eletrogeométrico;
Método de Faraday.
Os SPDA podem ser divididos em três partes:
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Sistemas de descidas;
Sistema de captores de descargas;
Sistemas de aterramentos.
Modelo Eletrogeométrico - MEG
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Baseado no modelo de Preece (1881) que previa que o volume de proteção de um elemento captor seria definido por um cone com vértice na extremidade do captor, delimitado pela rotação de um segmento de círculo tangente ao solo. O raio do segmento de circulo é função do nível de proteção desejado para a instalação.
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
O método eletrogeométrico implica dois diferentes casos:
Quando a altura H de instalação do captor vertical < R
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
O método eletrogeométrico implica dois diferentes casos:
Quando a altura H de instalação do captor vertical > R
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Portanto, as grandes estruturas podem ser atingidas por raios em sua lateral. O modelo eletrogeométrico é compatível com essa constatação prática:
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
A análise tridimensional do modelo eletrogeométrico resulta no conceito da “esfera rolante” que vem a ser o lugar geométrico de todos os pontes de onde poderá partir um “líder ascendente” em direção ao “líder descendente “ localizado em seu centro.
Método de Franklin
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Caso particular do Modelo Eletrogeométrico, onde o segmento de círculo é aproximado por um segmento de reta tangente a ele na altura do captor.
É de aplicação mais fácil que o modelo eletrogeométrico, porém resultar em um sistema superdimensionado, já que a proteção do círculo será sempre maior que o proporcionado pela reta
Variação do ângulo de proteção de um captor em função da altura.
Método de Franklin
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
O para-raios deve oferecer uma proteção dada por um cone cujo vértice corresponde à extremidade superior do captor e cuja geratriz faz um ângulo de αo com a vertical, propiciando um raio de base do cone de valor dado pela equação Rp = Hc x tgα:
Zona de proteção:
Método de Faraday
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Utiliza-se o princípio da gaiola de Faraday. As estruturas metálicas das edificações devem ser interligadas em uma malha de aterramento. 
Uma gaiola de Faraday perfeita seria obtida com o revestimento total da edificações com uma estrutura metálica
As dimensões da malha é função do grau de proteção desejado;
Posicionamento dos captores:
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Para o posicionamento correto dos captores, deve-se observar os requisitos da tabela e da figura, ambas abaixo: 
Posicionamento dos captores
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Nota 1 - Para escolha do nível de proteção, a altura é em relação ao solo, e para verificação da área protegida , é em relação ao plano horizontal a ser protegido.
Nota 2 - O módulo da malha deverá constituir um anel fechado , com o comprimento não superior à sua largura.
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Dispositivos de Proteção
Proteção contra descargas atmosféricas
Restará sempre muito o que aprender!!
Cantar e cantar a beleza de ser um eterno aprendiz!!