Projeto spda fábrica de munições

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Curso: Engenharia Civil
Turma: UN
Período: 6º
Disciplina: Instalações Elétricas
Trabalho: Projeto de SPDA em uma fábrica de munições 
Professor: Marco Antônio
Nomes: Breno Kusanovick Mat: 20181003873
 Kézia Bergone Corrêa 20171001325
 
 
 
Data de entrega: 26/11/2018
SUMÁRIO
PLANTA BAIXA	 3
INTRODUÇÃO	 4
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA	 5
MATERIAIS E MÉTODOS 	6
RESULTADOS	 8
CONCLUSÃO 	14
BIBLIOGRAFIA 	15
Planta baixa
Introdução
Neste trabalho, estudaremos um SPDA para uma fábrica de munições, a CZ BRASIL, uma Empresa Estratégica de Defesa (EED), fabricante de armas, e, por isso, possui uma série de preocupações e comprometimento com as questões relativas à segurança. Originalmente, a empresa era voltada para a produção de armas militares pequenas, mas ao longo do tempo a produção foi ampliada com produtos para uso civil, tanto para os esportes como para caça. Atualmente a fábrica de armas da Republica Tcheca é um dos maiores produtores mundiais de armas de pequeno porte, vendendo para mais 100 países. Empresa CZ Brasil será implantada na cidade de Pomerode, localizada no Vale do Itajaí, à noroeste de Blumenau, cidade pólo da região no Estado de Santa Catarina, , o empreendimento Industrial possui área total edificada de 9.713,08 m², que abriga uma área construída 2.775,95 m², sendo um subsolo de 742,56 m², térreo de 1.676,99 m², quiosque e museu de 174,16 m² e uma guarita de 63,75m², um estacionamento de área de 2.489,65 m², com 75 vagas de garagem, sendo 3 para idosos e 3 para deficientes físicos e 69 para os demais , 13 vagas para bicicletas e 20 vagas para motos, um pátio de manobra de 1.913,47 m² e arruamento de 3.314,57 m². A altitude da fábrica ficará aproximadamente 50 m em relação à Rua Dos Atiradores. A altura total da fabrica é de 6,20 (seis metros e vinte centímetros). Para a operação do parque fabril será contratado em torno de 100 funcionários entre funcionários diretos e indiretos. Portanto, em uma fábrica de munições é necessário assegurar os bens materiais e os recursos humanos da empresa, para isso utiliza-se o SPDA (Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas), popularmente, os sistemas são conhecidos como para-raios. Basicamente, o SPDA é alocado na parte superior, a mais alta de preferência, dos prédios e edificações em geral.
O principal objetivo ao se instalar um SPDA é dissipar a energia vinda dos raios, evitando, desta forma, qualquer tipo de prejuízo local. O sistema serve como um direcionador que manda toda a descarga elétrica para a terra, protegendo todo o bem material e humano assistido pelo SPDA. 
	
Revisão Bibliográfica
Sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) é denominado um sistema completo destinado a proteger uma estrutura contra os efeitos das descargas atmosféricas. É composto de um sistema externo e de um sistema interno de proteção (MACHADO, 2008).
• Sistema externo de proteção: sistema que consiste em subsistema de captores, subsistema de condutores de descida e susbistema de aterramento.
 • Sistema interno de proteção: conjunto de dispositivos que reduzem os efeitos elétricos e magnéticos da corrente de descarga atmosférica dentro do volume a proteger (MACHADO, 2008).
O para-raios é o SPDA mais comumente encontrado, este foi inventado por Benjamin Franklin em 1752, quando fez uma perigosa experiência utilizando um fio de metal para empinar uma pipa de papel e observou que a carga elétrica dos raios descia pelo dispositivo. Provou também que hastes de metal, quando em contato com a superfície terrestre poderiam servir como condutores elétricos, inventando assim, o para-raios (VISACRO, 2005). Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) - NBR 5419/01 (2001), o para-raios tem como objetivo encaminhar a energia do raio, desde o ponto que ele atinge a edificação até o aterramento, o mais rápido e seguro possível. O SPDA não para o raio, não atrai raios e nem evita que o raio caia, ele protege a edificação e as pessoas que se encontrão dentro dela. A função dos para-raios é proteger construções, como edifícios, casas, contra as descargas elétricas atmosféricas, ou seja, os raios. Eles evitam a queima de equipamentos domésticos, como computadores, televisores, aparelhos eletrodomésticos. Para sabermos o raio de abrangência de um pararaios devemos pegar a altura da ponta do para-raios até o solo e multiplicar pela raiz quadrada de três: r = √3 . h (PORTIER, 2010).
MACHADO, C. Manual de projetos elétricos. 1.ed. São Paulo: Biblioteca 24x7, 2008, p.127-129.
 PORTIER, G.C. et al. Física dos raios e Engenharia de proteção. 2.ed. Porto alegre: EDPUCRS, 2010, cap. 03, p. 47-60. 
Materiais e Métodos
Materiais
Os materiais utilizados devem suportar, sem danificação, os efeitos térmicos e eletrodinâmicos das correntes de descarga atmosférica, bem como os esforços acidentais previsíveis. Os materiais e suas dimensões devem ser escolhidos em função dos riscos de corrosão da estrutura a proteger e do SPDA. Os componentes do SPDA podem ser construídos com os materiais indicados abaixo.
Tabela 1 - Materiais para SPDA e condições de utilização
Métodos
Os métodos mais comuns utilizados na elaboração de projetos de SPDA são: Ângulo reto (Franklin), Eletrogeométrico (esfera rolante) e Malhas (Gaiola de Faraday). 
MÉTODO FRANKLIN: O método de proteção por para-raios tipo Franklin, consiste na utilização de um ou mais mastros com captores de modo que todo volume da edificação a ser protegido fique dentro de uma zona espacial do sistema, cujo ângulo era tabelado conforme o nível de proteção e altura do plano de referência. No entanto, ocorreram algumas modificações da norma e Ao invés dos ângulos serem fixos para cada situação de nível de proteção, eles passam a ser obtidos através de curvas.
Figura 1- Representação do Método de Franklin
	H(m)
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	15
	20
	25
	30
	35
	40
	44
	α (°)
	72,2
	75
	72,3
	70
	68,6
	66,4
	64,3
	62,8
	61,4
	54,3
	48,6
	42,1
	37,1
	32
	27,1
	23,6
	α (°)
	8,8
	11,2
	13
	13,7
	15,3
	16
	16,6
	17,5
	18,4
	20,9
	22,7
	22,7
	22,7
	21,9
	20,5
	19,2
Analisando a tabela acima, observa-se que o Raio de Proteção, para Classe III, tem um valor mínimo em 8,8m e um valor máximo de 22,7m.
MÉTODO ELETROGEOMÉTRICO: Consiste em fazer rolar uma esfera fictícia por toda a edificação. Esta esfera terá um raio definido em função do nível de proteção.
 Figura 2- Representação do Método da esfera rolante aplicada a edificações baixas
As Descargas Laterais nas estruturas com menos de 60m de altura, que é o caso da fábrica de munições estudada, a norma reconhece a baixa probabilidade e indica que medidas de proteção podem ser desconsideradas.
mÉTODO GAIOLA DE FARADAY: Baseia na planta de cobertura da edificação, envolvendo toda a estrutura por malhas e cabos de descida, aterrados convenientemente, espalhados por toda a estrutura de acordo com o espaçamento prescrito pelo nível de proteção.
Figura 3- Representação do Método Gaiola de Faraday
 
Tabela 2- Posicionamento de captores conforme o nível de proteção
Tabela 3 – Valores máximos dos raios de esfera rolante, tamanho da malha e ângulo de proteção correspondente à classe do SPDA
Projeto de Captação por Malha
Classe III – afastamento máximo dos condutores da malha é de 15mx15m
 	 
Onde:
Ncl = quantidade de cabos na largura da malha
Ncc = quantidade de cabos no comprimento da malha
Em virtude largura (40,0 m) e comprimento (41,9 m) da edificação serem, respectivamente, múltiplos de 10 e 14 (aproximando o comprimento para 42,0 m), se adotará:
A quantidade de cabos em cada dimensão da malha será:
Condutores de descidas
Tabela 4 – Valores típicos de distância entre os condutores de descida e entre os anéis condutores de acordo com a classe de SPDA.
Projeto dos condutores descida de um SPDA Não Isolado
SPDA Classe III – distância entre os condutores de descida é de15mOnde:
ND = Número de Descidas 
P = Perímetro da edificação
d = Espaçamento médio entre descidas
P = 2 x 40,0 + 2 x 41,9 = 163,8 m 
 Aterramento
Condutor de aterramento: Condutor que interliga um eletrodo de aterramento a um elemento condutor não enterrado, que pode ser uma descida de pára-raios, o LEP/TAP ou qualquer estrutura metálica.
	Nível de proteção
	Espaçamento médio (m)
	I
	10
	II
	15
	III
	20
	IV
	25
Tabela 5 - Espaçamento médio dos condutores de descida não naturais conforme o nível de proteção retirada da NBR 5419.
Resultados
Índice ceraúnicos na área da fábrica: é o número de dias de trovoadas em determinado lugar, por ano. É obtido analisando o mapa isoceraúnico abaixo.
Figura 4: Exemplo ilustrativo de mapa com as densidades de descargas atmosféricas para a terra, baseado em 12 anos (1998 – 2009) de dados colhidos a partir de sensor ótico embarcado em satélite.
 
Densidade de raios: Dr é a densidade de raios que caem por ano em 1 Km2 de área, e é calculado pela fórmula:
Segundo o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), o Dr da cidade de Pomerode - SC é de 6,0. Portanto, em 1 km2 estima-se que caem 6 raios por ano.
Nivéis de proteção e eficiência de proteção: É a probabilidade de queda de raio na edificação com a eficiência que o sistema tem de captar e conduzir o raio a Terra. Há quatro níveis de proteção que o projetista pode adotar:
· Nível I – Eficiência de proteção 98%.
· Nível II – Eficiência de proteção 95%.
· Nível III – Eficiência de proteção 90%.
· Nível IV – Eficiência de proteção 80%.
A eficiência de cada classe de SPDA é determinada pela 5419-2
Classificação da estrutura : 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 às estruturas 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 destruição de bens insubstituíveis e/ou de valor histórico, mas em qualquer caso se restringirão à estrutura e seu conteúdo, EX.: Museus, escolas, ginásios esportivos, Estádio de futebol...etc.
· Nível III – Destinada às estruturas de uso comum, como residências, escritórios, fábricas sem risco de explosão ou de risco, etc.
· Nível IV – Destinadas às estruturas construídas de material não inflamável, com pouco acesso de pessoas, e com conteúdo não inflamável. EX.: depósitos em concreto, e com conteúdo não inflamável, estoque de produtos agrícolas, etc.
Portanto, a fábrica classifica-se como estrutura com risco aos arredores, pois na ocorrência de acidentes, além de incêndios as consequências abrangem os arredores. O nível de proteção é I.
Área de captação: é a área ao redor de uma edificação. Onde, se cair um raio, ele será atraído pela edificação. Esta área corresponde a soma de duas áreas.
S captação = S Edificação + S Contígua = área da própria edificação + área de uma faixa ao redor da edificação, com largura constante igual a altura da edificação.
S captação= 2 x 41,9 x 6,20+2 x 6,20 x 40,0+3,14x 6,202 = 1136,26 m2 = 0,00113626 Km2
Raios Incidentes: É a quantidade de raios que incide anualmente numa dada área de captação.
N raios incidentes=S captação x Dr= 0,00113626 Km2 x 6,0 raios ∕ Km2 ano = 0,0068 raios ∕ ano
Sabemos que, se N for maior que 10-3 (isto é, 1 em 1 000) por ano são considerados inaceitáveis, o SPDA é indispensável. Mas, se N for menores que 10-5 (isto é, 1 em 100 000) por ano são, em geral, considerados aceitáveis, o SPDA é dispensável. Portanto, no caso da fábrica de munições o N foi maior que 10-3, portanto o SPDA é indispensável.
Índice de risco – R: O índice de risco depende da combinação de vários fatores.
FATOR A: Leva em consideração o tipo de estrutura, área construída e altura:1 Residência com A ≤ 465m2 , 2 Residência com A > 465m2 , 3 Residências, escritórios ou fábricas com A ≤ 2325m2 e h ≤ 15m , 4 Residências, escritórios ou fábricas com 15m ≤ h ≤ 23m, 5 Residências, escritórios ou fábricas com A > 2325 m2 ou 23 m ≤ h ≤ 46m, 7 Serviços públicos de água, bombeiros, polícia, hangares 8 Usinas geradoras, centrais telefônicas, biblioteca, museus, estruturas históricas, ou prédios com h ≤ 46m, 9 Construções de fazendas, abrigos em área aberta, escolas , igrejas, teatros, estádios e 10 Chaminés, torres, hospitais, armazéns de materiais perigosos.
FATOR B: Considera o material de construção utilizado: 1 Qualquer estrutura, salvo madeira, com telhado metálico eletricamente contínuo , 2 Estrutura de madeira, com telhado metálico eletricamente contínuo, 3 Qualquer estrutura com telhado composto ou não contínuo, 4 Estrutura de aço, concreto ou madeira com telhado metálico não contínuo e 5 Estrutura não metálica com telhado de madeira ou barro.
FATOR C: Considera a área ocupada e a altura das edificações vizinhas: 1 Área ocupada ≤ 929m2 e estruturas vizinhas mais altas , 2 Área ocupada > 929m2 e estruturas vizinhas mais altas, 4 Área ocupada ≤ 929m2 e estruturas vizinhas mais baixas, 5 - Área ocupada > 929m2 e estruturas vizinhas mais baixas, 7 Altura maior que as da vizinhança, mas não as ultrapassando de 15m e 10 Altura maior que 15m em relação aos prédios vizinhos.
FATOR D: Considera a topografia: 1 Planície , 2 Encosta de colinas , 4 Topo de colinas e 5 Topo de montanha.
FATOR E: Leva em consideração a ocupação da edificação: 1 Materiais não combustíveis , 2 Móveis residenciais ou similares, 3 Animais ou gado bovino, 4 Local de reunião com menos de 50 pessoas ,5 Material combustível, 6 Local de reunião com 50 pessoas, ou mais ,7 Equipamentos ou material de alto valor ,8 Serviços de gás, gasolina, telefonia, bombeiros, pessoas imobilizadas ou leitos, 9 Equipamento de operação crítica e 10 Conteúdo histórico ou explosivo.
FATOR F: Depende do índice ceraúnico: 1 maior que > 70 , 2 de 61 a 70 , 3 de 51 a 60, 4 de 41 a 50, 5 de 31 a 40 , 6 de 21 a 30 , 7 de 11 a 20 , 8 de 06 a 10 e 9 menor que < 6.
Utilizamos a fórmula abaixo para determinação do nível de risco da fábrica, substituindo os fatores A, B, C, D, E, F, por seus respectivos valores de fator correspondente. Para determinação do índice ceraúnico utilizamos o mapa ceraúnico, pois ao realizarmos pesquisas e consultas não encontramos dados do município de Pomerode - SC. Adotaremos como fator F o 6, no qual o Ic varia de 21 a 30. 
	
Nivel de risco da edificação: é determinado por R (índice de risco)
	
	
	
 0 a 2 Leve, 2 a 3 Leve a moderado, 3 a 4 Moderado, 4 a 7 Moderado a severo e > 7 Severo. Portanto, na fábrica CZ Brasil, o nível de risco é moderado.
Conclusão
Concluímos que o SPDA é de suma importância para instalação e funcionamento da fábrica da CZ Brasil, uma vez que,o SPDA é composto por dois sistemas de proteção: sistema externo e sistema interno. O SPDA externo é destinado a interceptar uma descarga atmosférica para a estrutura (por meio do subsistema de captação), conduzir a corrente da descarga atmosférica para a terra de forma segura (por meio do subsistema de descida), e dispersar a corrente da descarga atmosférica na terra (por meio do subsistema de aterramento). Já o SPDA interno é destinado a reduzir os riscos com centelhamentos perigosos dentro do volume de proteção criado pelo SPDA externo utilizando ligações equipotenciais ou distância de segurança (isolação elétrica) entre os componentes do SPDA externo e outros elementos eletricamente condutores internos à estrutura. Além disso, são fundamentais as medidas de proteção contra os riscos devido às tensões de passo e de toque para os seres vivos consistem em reduzir a corrente elétrica que flui por meio dos seres vivos por meio de isolação de partes condutoras expostas e/ou por meio de um aumento da resistividade superficial do solo; e reduzir a ocorrência de tensões perigosas de toque e passo por meio de barreiras físicas e/ou avisos de advertência. No entanto, apesar da alta eficiência e verdadeiraimportância do SPDA, há casos em que o sistema não consegue suportar a descarga. Desta forma, é importante destacar que há casos em que a proteção não consegue ser total. Porém, sabe-se que o uso do SPDA reduz muito os riscos para a edificação e para a estrutura interna. Vale ressaltar que objeto de estudo, a fábrica de munições da CZ Brasil seria instalada em Pomerode- SC porém, devido fatores desconhecidos a empresa oriunda da República Theca decidiu parar as obras. Comenta-se que por carga tributária e as restrições sobre o produto nacional serem muito superiores às do produto importado, a falta de isonomia prejudica a indústria nacional e gera desequilíbrio na concorrência, e o governo impondo cobranças, o que não é aceitável para as empresas e lamentável para município que perdeu oportunidade de crescer e desenvolver oferendo melhor qualidade de vida para seus habitantes.
Bibliografia
Disponível em https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2589375/mod_resource/content/1/ecv5317_apostila_da%20%281%29.pdf. Acesso em 25 de novembro de 2018.
Disponível em http://www.comservicefire.com.br/docs/Para-raios/NBR%205419%20-%20Para-raios.pdf. Acesso em 25 de novembro de 2018.
Disponível em https://tel.com.br/engenharia/elaboracao-do-projeto-de-spda/. Acesso em 25 de novembro de 2018.
Disponível em http://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/relamp/relampagos/ocorrencia.na.terra.php.Acesso em 25 de novembro de 2018.
KleberNaccarato, Osmar Pinto Jr, Carlos Campinhoem “Lightning density maps obtained by keraunic levels, lightning detection network data and satellite observations”, SIPDA 2011.
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