of 59 /59
Londrina 2017 CLEITON JUNIOR LOPES NORMA ABNT NBR 5419 VERSÃO 2015 Principais Mudanças e Impactos nos Novos Projetos

CLEITON JUNIOR LOPES

  • Author
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of CLEITON JUNIOR LOPES

TCC Completo - ABNT Padrão institucionalPrincipais Mudanças e Impactos nos Novos Projetos
LONDRINA
2017
Principais Mudanças e Impactos nos Novos Projetos
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Norte do Paraná - Unopar, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
Orientador: Vanessa Dias
CLEITON JUNIOR LOPES
CLEITON JUNIOR LOPES
Principais Mudanças e Impactos nos Novos Projetos
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Norte do Paraná - Unopar, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
BANCA EXAMINADORA
Profa. Msc. Rosangela Barros Tonon
Prof. Esp. Leandro Guimaraes Guerra
Londrina, 05 de Dezembro de 2017
De maneira especial, dedico este trabalho
a minha família que me apoiou e com
compreensão e paciência, sempre me
incentivaram para que o sonho desta
graduação se tornasse realidade.
AGRADECIMENTOS
A Deus, que supriu todas as minhas necessidades físicas e emocionais, me
concedendo forças para prosseguir e me fazendo acreditar que era possível.
A minha família, em especial minha esposa, pois sem seu apoio incondicional,
sua compreensão e paciência nos momentos mais difíceis, não teria sido possível
chegar até a conclusão desta graduação.
Aos meus pais, que sempre me incentivaram e através de seu exemplo de vida
me fizeram sonhar e por fim, viver a realidade deste momento.
Aos mestres professores que contribuíram neste processo de aprendizagem e
amadurecimento do saber, proporcionando oportunidades para o desenvolvimento
intelectual e profissional.
E por fim, aos amigos formados ao longo destes cinco anos de jornada, que
por tantas vezes fizeram a diferença, seja nos bons momentos de descontração ou
nos finais de semana estudando para as temidas provas de Cálculos.
A estes, meus sinceros agradecimentos.
“O temor do Senhor é o princípio da Sabedoria” (Provébios 9:10)
Lopes, Cleiton Junior. NORMA ABNT NBR5419 VERSÃO 2015: Principais Mudanças e Impactos nos Novos Projetos. 2017. 59 p. Trabalho de Conclusão de Curso em - Universidade Norte do Paraná - UNOPAR, Londrina, 2017.
RESUMO
A principal base de fundamentação deste trabalho é a norma nacional de proteção contra descargas atmosféricas (ABNT NBR 5419:2015), tendo como comparativo a mesma norma, porém, edição de 2005. O objetivo é destacar as principais mudanças que ocorreram nesta última publicação, apontando os impactos que isso traz aos profissionais e às construções existentes, bem como às novas. Desde sua primeira edição de 1977, até a de 2015, utilizando sempre como base as normas internacionais IEC, esta NBR sofreu várias atualizações, mas não há dúvidas de que a última, publicada e em vigor desde 22.06.2015, é a maior de todas as atualizações e seus quatro volumes e mais de 300 páginas, falam por si só, já que, para a versão anterior, havia apenas um único volume, com cerca de 40 paginas. A busca por maior segurança às pessoas, estruturas e equipamentos indicam ser o fator preponderante para a atualização desta norma, e os novos conceitos que a mesma traz, revelam ser necessário uma constante evolução à medida que novos estudos científicos apresentam dados de um fenômeno que está além do controle humano, os raios. Palavras-Chave: PDA; Risco; Raios; Descarga atmosférica; Proteção.
Lopes, Cleiton Junior. REGULATION ABNT NBR5419 VERSION 2015: Main Changes and Impacts on New Projects. 2017. 59 p. Course Completion Work in - North University of Paraná - UNOPAR, Londrina, 2017.
ABSTRACT
The main basis for this work is the national standard for protection against atmospheric discharges (ABNT NBR 5419: 2015), comparing the same standard, however, with its 2005 publication. The objective is to highlight the main changes that occurred in this latest publication, pointing out the impacts this brings to the professional environment and to existing buildings, as well as new ones. From its first edition of 1977, until the most current of 2015, always based on IEC international standards, this NBR has undergone several updates, but there is no doubt that the last one, published and in force since 22.06.2015, is the largest of all the updates and its four volumes and more than 300 pages, speak for themselves, since, for the previous version, there was only a single volume, with about 40 pages. The quest for greater security to people, structures and equipment indicates that it is the preponderant factor for the updating of this norm, and the new concepts that it brings, reveal that a constant evolution is necessary as new scientific studies present data of a phenomenon that is beyond human control, the rays.
Key words: PDA; Risk; Lightning; Atmospheric discharge; Protection.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1- Posicionamento de captores conforme o nível de proteção ...................... 18
Figura 2 - Parâmetros e volumes de proteção do SPDA .......................................... 19
Figura 3 - Exemplos de classificação de estruturas ................................................. 20
Figura 4 - Espaçamento médio dos condutores de descidas não naturais conforme o
nível de proteção ....................................................................................................... 21
Figura 7 - Conexões entre as partes da ABNT NBR5419 ........................................ 25
Figura 8 – Mapa de curvas isoceurânicas - Brasil .................................................... 30
Figura 9 - Delimitação da área de exposição equivalente ........................................ 31
Figura 10 - Fator A: Tipo de ocupação da estrutura ................................................. 32
Figura 11 - Fator B: Tipo de construção da estrutura ............................................... 32
Figura 12 - Fator C: Conteúdo da estrutura e efeitos indiretos das descargas
atmosféricas .............................................................................................................. 33
Figura 15 - Procedimento para decisão da necessidade da proteção ...................... 35
Figura 16 - Densidade de descargas atmosféricas NG – Mapa do Brasil ................ 36
Figura 17 - Volume de proteção ............................................................................... 40
Figura 18 - Gráfico do ângulo de proteção ............................................................... 41
Figura 19 - Raio de esfera rolante, afastamento de malhas e ângulo de proteção de
acordo com a classe do SPDA .................................................................................. 41
Figura 20 - Valores típicos de distância entre os condutores de descida e entre os
anéis condutores de acordo com a classe de SPDA ................................................. 43
Figura 21 - Material, configuração e área de seção mínima dos condutores de
captação, hastes captoras e condutores de descidas ............................................... 44
Figura 22 - Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento
.................................................................................................................................. 45
Figura 24 - Tela para outros Dados .......................................................................... 51
Figura 25 - Tela para outros Dados .......................................................................... 52
Figura 26 - Tela para seleção das zonas de cálculo ................................................ 53
Figura 27 - Tela para seleção das zonas de cálculo ................................................ 53
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas;
IEC International Eletrotechnical Commission (Comissão Eletrotécnica
Internacional);
LEMP Lightning Electromagnetic Impulse;
MPS Medidas de Proteção contra Surtos;
NBR Referência à ABNT;
PVC Policloreto de Vinilo;
RINDAT Rede Integrada Nacional de Detecção de Descargas Atmosféricas;
PDA Proteção contra Descargas Atmosféricas;
ZPR Zona de Proteção contra Raio.
AD Área de exposição equivalente da estrutura, expressa em metro
quadrado (2);
ADJ Área de exposição equivalente da estrutura adjacente, expressa em
metro quadrado (2);
AI Área de exposição equivalente para descargas atmosféricas perto de
uma linha.
AL Área de exposição equivalente para descargas atmosféricas em uma
linha;
AM Área de exposição equivalente para descargas atmosféricas perto de
uma estrutura;
Cc Valor do conteúdo da zona;
Cs Valor dos sistemas internos incluindo suas atividades na zona;
Ct Valor total da edificação e conteúdo da estrutura;
Cz Valor do patrimônio cultural na zona;
Ks1 Leva em consideração a eficiência da blindagem por malha da
estrutura, SPDA ou outra blindagem na interface ZPR 0/1;
Ks2 Leva em consideração a eficiência da blindagem por malha da
estrutura, SPDA ou outra blindagem na interface ZPR X/Y (X>0, Y>1;
Ks3 Leva em consideração as características da fiação interna;
Ks4 Leva em consideração a tensão suportável (UW de impulso do sistema
a ser protegido, avaliado como KS4 = 1/UW.
La Perda relacionada aos ferimentos a seres vivos por choque elétrico
(descargas atmosféricas à estrutura);
Lb Perda em uma estrutura relacionada a danos físicos (descargas
atmosféricas à estrutura);
atmosféricas à estrutura);
hz Fator de aumento da perda devido a danos físicos quando um perigo
especial estiver presente;
Lf Número relativo médio típico de vítimas por danos físicos;
Lm Perda relacionada à falha de sistemas internos (descargas
atmosféricas perto da estrutura);
Lo Perda em uma estrutura devido à falha de sistemas internos;
Lt Número relativo médio típico de vítimas feridas por choque elétrico;
Lu Perda relacionada a ferimentos de seres vivos por choque elétrico
(descargas atmosféricas na linha);
Lv Perda em uma estrutura devido a danos físicos (descargas
atmosféricas na linha);
Lw Perda devido à falha de sistemas internos (descargas atmosféricas na
linha);
atmosféricas perto da linha);
Nd Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas em
uma estrutura;
Ndj Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas em
uma estrutura adjacente;
Ni Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas perto
de uma linha;
NL Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas a uma
linha;
Nm Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas perto
de uma estrutura;
Nz Número de pessoas na zona;
Pa Probabilidade de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar
ferimentos a seres vivos por meio de choque elétrico;
Pc Probabilidade de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar
falha a sistemas internos;
Pm Probabilidade de uma descarga atmosférica perto de uma estrutura
causar falha em sistemas internos;
Pms Fator relacionado às interfaces isolantes e sistemas coordenados de
DPS como medidas de proteção para diminuição de ;
Pu Probabilidade de uma descarga atmosférica em uma linha causar
ferimentos a seres vivos por choque elétrico;
Pv Probabilidade de uma descarga atmosférica em uma linha causar
danos físicos;
Pw Probabilidade de uma descarga atmosférica em uma linha causar falha
de sistemas internos;
Pz Probabilidade de uma descarga atmosférica perto de uma linha que
entra na estrutura causar falha dos sistemas internos;
Rf Fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo do risco
de incêndio ou do risco de explosão da estrutura;
Rp Fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo das
providências tomadas para reduzir as consequências do incêndio;
Rt Fator de redução da perda de vida humana dependendo do tipo do solo
ou piso;
SUMÁRIO
1.1 A ESTRUTURA DA EDIÇÃO DE 2005 ........................................................... 15
1.2 PROJETANDO DE ACORDO COM A EDIÇÃO 2005 .................................... 15
1.2.1 Capítulo 1 ....................................................................................................... 15
1.2.1 Capítulo 2 ....................................................................................................... 16
1.2.2 Capítulo 3 ....................................................................................................... 17
1.2.3 Capítulo 4 ....................................................................................................... 17
1.2.4 Capítulo 5 ....................................................................................................... 17
1.2.5 Capítulo 6 ....................................................................................................... 22
1.3.2 Volume 2 – Gerenciamento de risco ............................................................... 25
1.3.3 Volume 3 – Danos físicos às estruturas e perigo à vida ................................. 26
1.3.4 Volume 4 – Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura ................. 26
2 A NOVA NBR 5419:2015 ................................................................................ 28
2.1 A PRINCIPAL MUDANÇA – AVALIAÇÃO DE RISCO .................................... 28
2.1.1 Antes de entender o novo ............................................................................... 28
2.1.2 Compreendendo os novos conceitos .............................................................. 34
2.2 OUTRAS MUDANÇAS SIGNIFICATIVAS DA NOVA ABNT ........................... 40
2.2.1 Métodos de proteção - Franklin ...................................................................... 40
2.2.2 Métodos de proteção – Eletrogeométrico ou Esfera rolante ........................... 42
2.2.3 Métodos de proteção – Método das malhas ................................................... 42
2.2.4 Condutores de descidas ................................................................................. 43
2.2.5 As características dos materiais ..................................................................... 43
2.2.6 Proteção dos sistemas elétricos e eletrônicos internos .................................. 46
3 IMPACTOS DA ATUALIZAÇÃO .................................................................... 48
3.1.1 Dificuldades para Adaptação .......................................................................... 48
3.1.2 Impactos da atualização ................................................................................. 48
3.1.3 O Gerenciamento de Risco ............................................................................. 49
3.1.4 Outros fatores de impacto ............................................................................... 54
CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 55
13
INTRODUÇÃO
Os raios são fenômenos naturais, aleatório e imprevisível. Como se fosse um
curto-circuito que acontece entre as nuvens e a terra, e segundo o Instituto Nacional
de Pesquisas Espaciais (INPE) e publicado no Portal Brasil, o Brasil é líder mundial
na incidência deste fenômeno, que provocou a morte de 1.790 pessoas entre 2000 a
2014. Os índices indicam que cada 50 mortes por raio no mundo, uma acontece no
Brasil. É uma das mais violentas manifestações da natureza. Manifestações que
duram uma fração de segundos, mas por serem são violentas tem o poder de causar
grandes danos materiais e sociais, como por exemplo, problemas com transmissão e
distribuição de energia, queima de equipamentos eletroeletrônicos, perda de
comunicação, falha de computadores, perdas de dados em grandes companhias,
perdas de produção, de patrimônio, danos em aviões e sem dúvida, pode matar
pessoas e animais. Diante de tal perigo, o que fazer para proteger os mais diferentes
tipos de edificações, suas instalações e principalmente, proteger vidas.
No Brasil, a norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) que
regulamenta os projetos que são feitos com o objetivo de proteger contra este
fenômeno chamado raio, é a NBR5419-2015. O objetivo principal da norma é
regulamentar procedimentos, conceitos, equipamentos e técnicas repetitivas, para
dar maior segurança às instalações e consequentemente proteger vidas. Portanto,
entender os novos conceitos e diferenças entre as duas últimas edições da norma, é
de suma importância para meio acadêmico e profissional. A aplicabilidade da norma
de maneira sistemática, coerente e concisa, só é possível com a plena compreensão
da mesma.
A edição de 2005 da ABNT era composta por um único volume de 42
páginas, já a edição de 2015 é formada por 4 (quatro) volumes, num total de 309
paginas, isso indica que houve uma mudança significativa nos conceitos anteriores,
portanto, é possível questionar se os métodos aplicados anteriormente, a forma de
classificação das estruturas e os cálculos cabíveis supriam todas as necessidades
das construções, equipamentos e pessoas. Com uma leitura aprofundada da norma
e com base nas informações de periódicos técnicos e profissionais do setor, será
possível apresentar respostas para estas e outras questões.
14
O objetivo é comparar a edição de 2005 com a edição de 2015 da NBR 5419,
apontar as principais diferenças, compreender os novos conceitos da ABNT e
descrever quais os impactos que estes conceitos trazem sobre as construções
novas e às existentes.
Para entender as principais diferenças entre a edição de 2005 e a 2015, a
bibliografia principal de pesquisa foram as duas edições da norma, bem como alguns
periódicos da revista “O Setor Elétrico”, “Eletricidade Moderna”, algumas matérias
do engenheiro eletricista Francisco Gonçalves Jr, da AltoQI, o PORTAL CETEL –
Centro de Treinamento e Capacitação Profissional, matérias da ABRACOPEL –
Associação Brasileira de Conscientização para os Perigos da Eletricidade, portal da
AEC – Arquitetura, Engenharia e Construção, dentro outros. Os cursos realizados
com ministração do eng. José Barbosa da TERMOTÉCNICA, em julho de 2013
sobre a edição de 2005 e em dezembro de 2016 com Dr. Hélio Eiji Sueta do Instituto
de Eletrotécnica e Energia da USP, sobre a edição de 2015, foram de grande valia
no desenvolvimento da pesquisa destas literaturas.
15
1.1 A ESTRUTURA DA EDIÇÃO DE 2005
Para se atingir o objetivo deste estudo é importante destacar como o
documento da Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 5419:2005 (2005)
está estruturado. Este documento foi baseado na International Electrotechnical
Commission, IEC 61024-1:1990, IEC 61024-1-1:1991 – e IEC 61024-1-2:1998.
Nesta edição de 2005, basicamente a norma se dividi em 6 capítulos e 5 anexos e
suas subdivisões, compreendidos dentro de 42 páginas, onde os capítulos são
divididos da seguinte forma:
Anexo C – Método eletrogeométrico;
Anexo D – Utilização opcional de ferragem em estruturas de concreto;
Anexo E – Ensaios;
1.2.1 Capítulo 1
Neste capítulo, são fixadas as definições para aplicações em projeto,
instalações e também se preocupa com a manutenção do sistema de SPDA, de
maneira a proteger as construções comuns, que são utilizadas com diversos
objetivos, como por exemplo, comerciais, administrativos, residenciais, industriais e
também nas construções que envolvem a agricultura. Já para as construções que
sejam incomuns ou especiais, são tratadas pelo anexo A. As definições abrangem a
que for atingida por descargas de forma direta.
A ABNT deixa claro que estas prescrições não podem garantir a total
proteção necessária para pessoas e equipamentos, mesmo dentro das zonas
protegidas, pois são muitos os efeitos indiretos que os raios podem causar, entre
eles é possível citar: problemas cardíacos, centelhas, queima de equipamentos
devido à indução eletromagnética. A mesma também informa que, não é aplicável
para as seguintes situações:
a) Em ferrovias;
b) Situações que envolvam gerar, transmitir e distribuir energia, mas que esteja
externo às construções;
c) Instalações de telecomunicação, que sejam externos às construções;
d) Instalações marítimas, ou em navios, ou aeronaves e até mesmo veículos.
É importante deixar claro que, mesmo com utilização desta ABNT, mantem-se
necessário atender os demais regulamentos que possivelmente possam haver de
órgãos competentes, sejam públicos ou privados, que tratam do tipo de construção a
qual seja objeto de estudo ou projeto.
1.2.1 Capítulo 2
O capítulo 2, trata das referências normativas, sendo que existentes outras
ABNTs que por vezes são citadas na NBR5419, e desta forma são necessárias
serem observadas, dentro do contexto da NBR5419. São estas as referências:
ABNT NBR 5410:2004 – Instalações elétricas de baixa tensão – Procedimento;
ABNT NBR 6323:1990 – Produto de aço ou ferro fundido revestido de zinco por
imersão a quente – Especificação;
Requisitos gerais – Especificação;
ABNT NBR13571:1996 – Hastes de aterramento em aço cobreado e acessórios –
Especificação.
17
1.2.2 Capítulo 3
O capítulo 3 define os termos técnicos, tão importante para a compreensão
adequada da norma. Sem estas definições a compreensão seria limitada e por vezes
traria aplicações equivocadas.
1.2.3 Capítulo 4
No capítulo 4, são apresentadas as definições gerais, que indicam a
importância de se lembrar que um SPDA tem como função básica prever o caminho
mais curto entre o ponto atingido pelo raio e o solo, e não impedir que ocorra a
descarga atmosférica. O objetivo, portanto, é possibilitar um escoamento do impulso
elétrico de maneira mais segura possível. Sendo assim, é possível entender que
mesmo um SPDA que tenha sido projetado e instalado seguindo corretamente as
orientações da ABNT, não tem como garantir a proteção total de uma construção, ou
de seres humanos, ou mesmo de bens e serviços. Não há dúvidas de que, a
aplicação correta, miniminizam drasticamente os riscos de danos que podem ser
causados decorrentes deste fenômeno.
1.2.4 Capítulo 5
É o capítulo 5 que traz todas as condições específicas para o
desenvolvimento do projeto e garante que quando um sistema de captação é
projetado de maneira correta, seguindo todas as orientações da ABNT, reduz-se
grandemente as possibilidades de entrada de impulsos elétricos provocado por
descargas nas construções que são objeto de proteção. A mesma, esclarece que um
SPDA é dividido em pelo menos 3 subsistemas, sendo eles, os Captores que são
instalados nos pontos mais altos das edificações, os condutores que são utilizados
para ser o caminho de descida dos impulsos elétricos e a malha de aterramento,
responsável pela dissipação destes impulsos. É possível utilizar a combinação de
alguns elementos para se formar um captor, por exemplo, hastes metálicas, cabos
metálicos esticados, condutores formando uma malha e até mesmo objeto naturais
da cobertura, como por exemplo o próprio telhado, desde que atenda as
características técnicas mínimas exigidas pela ABNT.
18
Para que um sistema de captação de raios seja feito de maneira correta, a
ABNT traz algumas tabelas importantes neste processo. Por exemplo, a Figura 1 e
2, são primordiais para o projeto da captação, porém, não sem antes ser
selecionado qual será o nível adotado de proteção para a construção que se está
querendo proteger. Este nível é selecionado através da Tabela B.6, contida no
Anexo B. A Figura 1, apresenta as distâncias que devem ser utilizadas para o
correto posicionamento dos captores, de acordo com o nível de proteção adotado.
Figura 1- Posicionamento de captores conforme o nível de proteção
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 6)
Já a Figura 2, apresenta qual o volume que está sob a proteção do sistema
de SPDA, uma vez que seja respeitado as distância estabelecida pela Figura 1.
19
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 6)
A Figura 3, extraída da tabela B.6 da ABNT, trata de maneira objetiva alguns
exemplos de construção e às classificam de nível I a IV, sendo o nível I o de maior
restrições e necessidades e o nível IV o de menor. É impossível que uma única
tabela consiga tratar de todos os tipos de edificações, sendo assim, é preciso avaliar
o princípio da construção que se pretende proteger, sempre dando preferência para
uma maior proteção.
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 35)
21
Para o espaçamento médio que deve ser utilizado para os condutores
responsáveis pela descida, a Figura 4 é que deve ser consultada, uma vez que já
tenha sido selecionado o nível de proteção, através da Tabela B.6.
Figura 4 - Espaçamento médio dos condutores de descidas não naturais conforme o
nível de proteção
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 11)
Então, com o auxílio da Figura 5, e sendo conhecedor das característica do
edifício a ser protegido, é possível selecionar de maneira prática quais materiais
serão utilizados, bem como as características mínimas exigidas tanto para a
captação, quanto para as descidas, assim como para o aterramento.
Figura 5 - Seções mínimas dos materiais do SPDA
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 11)
Não é raro que sejam utilizadas as telhas metálicas ou outros elementos
metálicos da cobertura para captação de raios, sendo assim, a Figura 6 traz
informações sobre as características mínimas destes materiais, para que possam
ser utilizados como tais componentes.
22
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 11)
1.2.5 Capítulo 6
E por fim, o capítulo 6 trata das orientações para Inspeções e sua
periodicidade. De acordo com a ABNT (2015), toda edificação precisar passar por
inspeções assim que a obra é concluída e antes que o prédio seja ocupado, sendo
que, tais inspeções tem os seguintes objetivos:
a) Assegurar que o SPDA executado está da forma como foi projetado;
b) Os materiais utilizados estão em boas condições, sem corrosões e
firmemente afixados;
c) Que o tipo de arranjo e forma de aterramento garantam os valores de
resistência exigidos de acordo com o tipo de solo e sua resistividade;
d) Se durante a construção houve a ampliação de outras áreas, é necessário
que as mesmas estejam conectadas e integradas ao sistema;
e) Se for utilizado um software adequado e a estratificação do solo, pode-se
aferir o valor de resistência e assim é dispensado outras medições.
Segundo a ABNT (2015) deve haver uma ordem cronológica para efetuar as
inspeções descritas nos itens anteriores e tal ordem deve ser:
a) É necessário que sejam feitas inspeções ao longo da construção para
garantir a instalação correta dos elementos do aterramento e dar
condições para que sejam utilizadas as ferragens da estrutura como
elementos de aterramento, se assim for definido.
23
b) Logo após a finalização das instalações do SPDA, conforme os itens a), b)
e c) do parágrafo anterior;
c) De maneira periódica, para todos os itens anteriores a este parágrafo e
manutenções, que devem seguir as orientações do parágrafo seguinte;
d) Em qualquer momento, se a construção passar por modificações;
e) A qualquer momento que seja identificado que a construção foi atingida
por um raio, então observar os itens b) e c) do parágrafo anterior.
Conforme a ABNT (2015), deve haver um período de tempo previsto para as
inspeções, sendo que, anualmente é necessário uma inspeção visual para todos os
elementos aparentes do SPDA, já para as inspeções completas, devem seguir
algumas regras de periodicamente, como segue:
a) Um período máximo de 5 anos, para as construções que se destinam à
residenciais, prédio comerciais, instalações administrativas, bem como de
natureza agrícola ou de área industriais, desde que não sejam áreas que
tenham risco de explosão ou incêndio;
b) Um período máximo de 3 anos, para construções com grande
concentração de pessoas, como por exemplo, shoppings, escolas,
hospitais, cinemas, teatros, estádios, pavilhões comerciais, assim como
para, áreas industriais que tenham riscos de explosão (verificar ABNT
NBR9518), e depósito de inflamáveis;
c) Um período máximo de 1 ano, para construções expostas a condições
severas como, regiões de maresia, ambientes industriais com produtos
agressivos, locais para armazenamento de explosivos.
E por fim, deve haver uma documentação técnica que precisa estar atualizada
e no local ou mesmo estar com a pessoa responsável pela inspeção e manutenção
do SPDA. Dentre as informações que devem compor esta documentação, deve estar
um relatório atualizado das últimas verificações do SPDA, desenhos gráfico em
formato e escala que possibilitem a verificação das dimensões, materiais e posição
de todo sistema de SPDA, assim como as informações da natureza do solo e
registro dos valores medidos da resistência de aterramento.
24
1.3 EDIÇÃO 2015 - AS DIFERENÇAS
A começar pela quantidade de páginas, que passaram a ser 309, a edição de
2015 traz muitas novidades. Tendo como texto base a norma internacional IEC
62305/2010, a ABNT NBR 5419:2015 segue com a mesma estrutura e organização
desta IEC, composta por quatro volumes normativos que se dividem assim:
Volume 1 - Princípios Gerais;
Volume 3 - Danos Físicos às Estruturas e Perigo à Vida;
Volume 4 - Proteção de Sistemas Elétricos e Eletrônicos.
Segundo Gonçalves (2015, p.4), uma alteração que a norma sofreu e se
destaca é a questão que o termo SPDA deixa de ser o principal tema e divide
espaço com o termo MPS que trata das medidas de proteção contra surtos, portanto,
os dois termos juntos trazem um novo e mais abrangente conceito chamado de
PDA, proteção contra descargas atmosféricas. Mesmo assim o SPDA continua
sendo a proteção contra danos à estrutura e à vida humana, enquanto que as MPS,
tratam especificamente da proteção aos sistemas elétricos e eletrônicos.
O fato é que com essa atualização da norma, os cálculos passam a ser mais
complexos e mais abrangentes, sendo necessário considerar linhas de energia,
estruturas vizinhas e linhas de telecomunicações também.
É possível compreender a estruturação desta nova norma, de maneira mais
objetiva, através da Figura 7.
25
Fonte: ABNT NBR 5419-1:2015 (p. ix)
1.3.1 Volume 1 – Princípios gerais
De acordo com Modena (2015, p.116), este volume trata dos princípios gerais
do fenômeno, descarga atmosférica, e “estabelece os requisitos mínimos para a
determinação de proteção contra descargas atmosféricas, bem como fornece
subsídios para a utilização dos conceitos em projetos de PDA”.
São 67 páginas que discorrem sobre os efeitos que as descargas
atmosféricas tem sobre uma estrutura, as possíveis perdas, as necessidades e quais
as vantagens de se fazer a proteção, assim como as medidas de proteção e os
critérios para proteção.
1.3.2 Volume 2 – Gerenciamento de risco
Sem dúvida alguma, uma das principais mudanças desta nova norma é este
volume compreendido em 104 páginas, que discorre sobre os fatores que
influenciam os componentes de riscos e sua análise, assim como os riscos
26
toleráveis, os procedimentos para avaliação do custo da eficiência da proteção. Os
parâmetros mais relevantes para se avaliar os componentes de risco são
apresentados neste caderno, assim como um estudo de caso e os parâmetros para
o cálculo de gerenciamento de risco. Segundo Modena (2015, p.117), este volume
“tem o propósito de regrar a avaliação de tais riscos, permitindo a escolha das
medidas de proteção apropriadas a serem adotadas para reduzir o risco de dano
causado por raio ao limite ou abaixo do limite tolerável”.
1.3.3 Volume 3 – Danos físicos às estruturas e perigo à vida
Este volume contém 51 páginas e trata das estruturas prediais, a forma como
protege-las de possíveis descargas atmosféricas, os subsistemas e as demais
medidas de proteção. De acordo com Modena (2015, p.117), “provê os requisitos
para proteção de uma estrutura contra danos físicos por meio de um SPDA e para
proteção de seres vivos contra lesões causadas pelas tensões de toque e passo nas
vizinhanças de um SPDA”. Este é o volume mais parecido com a edição de 2005,
mas mesmo assim passou por uma grande atualização de suas tabelas e definições.
Ainda segundo Modena (2015, p.117), este volume se “aplica a projetos,
instalações, inspeções e manutenção do SPDA para estruturas sem limitação de
altura, bem como o estabelecimento de medidas para proteção contra lesões a seres
vivos, causadas pelas tensões de passo e toque”.
1.3.4 Volume 4 – Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura
Apresenta todas as medidas de proteção, coordenação, gerenciamento e
inspeção do sistema contra surtos elétricos. São 87 páginas que discorrem sobre o
assunto, indicando as zonas de proteção e as medidas a serem adotadas para
minimizar os surtos no sistema elétrico e eletrônico, causados por descargas
atmosféricas.
[...] informações para projeto, instalação, inspeção, manutenção e ensaio de
sistemas de proteção para equipamentos elétricos e eletrônicos(MPS), a fim
de reduzir o risco de danos permanentes internos à estrutura devido os
27
impulsos eletromagnéticos causados pelas descargas atmosféricas, mas
que não cobre a proteção total contra essas interferências[...].(2015, p.117).
Sobre a atualização da norma como um todo, Modena (2015, p.117) conclui
que, “quando se compara os dois textos (2005 e 2015), o grau de complexidade
relacionado às diferenças não se restringe apenas aos cálculos, mas também aos
conceitos, à utilização e ao posicionamento de novos materiais”.
28
2.1 A PRINCIPAL MUDANÇA – AVALIAÇÃO DE RISCO
2.1.1 Antes de entender o novo
Para compreender os novos conceitos, também se faz necessário entender
os anteriores, e sem dúvida, uma das principais mudanças da ABNT, a ser discorrido
mais detalhadamente a partir de agora, está no volume 2, que trata do
Gerenciamento de Risco e, segundo Barreto (2015), o que era feito através do
anexo B da antiga ABNT, ou seja, a verificação da necessidade de proteção, agora
passa a ser feito sob o olhar atento deste 2º volume da ABNT 2015, que trata
especificamente da avaliação desta necessidade ou não, do sistema de proteção e
esta avalição recebeu o nome de análise de risco. Ainda segundo Barreto (2015),
“além dos fatores de ponderação existentes anteriormente, novos fatores de risco
para a edificação que até então não eram analisados passaram a ser observados”, e
é neste volume da ABNT que agora é possível definir o nível de proteção, bem como
as medidas complementares que devem ser observadas, a fim de garantir que a
proteção adotada será a mais eficiente possível para a edificação, para as pessoas
e também para as instalações. Segundo Sueta (2016), enquanto a ABNT anterior
trazia não muitos parâmetros para esta análise, a nova ABNT traz 110 parâmetros,
entre entrada de dados e cálculos, ou seja, um número expressivo, o que torna esta
análise muito mais complexa do que era anteriormente.
De acordo com Alves (2015), o nível de proteção na ABNT 2005 era definido
a partir de algumas informações básicas, e comparado com modelos pré-definidos
na tabela de níveis de proteção. Já na ABNT 2015, será necessária uma “avaliação
muito mais rigorosa da edificação e dos riscos envolvidos”, para definição do nível
de proteção a ser adotado. E segundo Alves (2015), “somente após o
desenvolvimento dos cálculos estatísticos de todos os fatores envolvidos é que se
define o nível de proteção”.
Para compreender como a ABNT anterior tratava desta verificação, basta
avaliar de forma detalhada o Anexo B da mesma. É através deste documento que é
possível averiguar se um SPDA era, ou não exigido, bem como o nível de proteção a
ser aplicado. É importante destacar que deve se evitar expor à vida ao risco e que as
29
pessoas precisam se sentir seguras dentro da estrutura em que estão e este fato
pode levar à instalação de um SPDA, mesmo em locais que, de acordo com o
método e os cálculos apresentados, dispensa-se tal instalação. Para estas
circunstâncias, recomenda-se avaliar o risco de tal estrutura ser atingida por uma
descarga, bem como alguns outros fatores que devem ser levados em consideração,
como por exemplo, a localização geográfica, a altura, o valor daquilo que é abrigado
pela construção, os materiais empregados na construção, e aquilo que a construção
tem por ocupação (ABNT, 2005).
Por outro lado é evidente que alguns tipos de construção já possuem um risco
inerente e seria desnecessário o cálculo para se determinar a exigência do SPDA,
locais com grande concentração de pessoas, locais de prestação de serviços
públicos essenciais, regiões geográficas com alto índice de descargas, museus ou
outras construções com grande valor cultural, dentre outros, são exemplos. Porém, a
análise e os cálculos são necessários para a correta classificação e proteção
adequada. Já aqueles locais que tem riscos de explosão, onde se armazenam gases
ou líquidos inflamáveis, faz se necessário utilizar o nível de proteção mais rígido
possível (ABNT, 2005).
O princípio da avaliação do risco de exposição, apresentado pela ABNT de
2005, baseia-se na probabilidade de um raio atingir tal estrutura ao longo de um ano
e isso pode ser calculado pelo produto de Ng x Ae, onde Ng é dado pela Equação
(1), onde o Td é a quantidade média de dias que ocorreram trovoadas ao logo de um
ano e isso pode ser consultado através de um mapa isocerâunico, de acordo com a
Figura 8. Este tipo de mapa pode ser encontrado no site do INPE (ABNT, 2005).
= , ., [ /] (1)
30
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 30)
O Ae é a área de exposição equivalente, em metros quadrados, sendo que
esta área é calculada pela equação (2), onde L é o comprimento, W a largura e H a
altura da edificação, conforme indicado na Figura 9.
= + + + . [²] (2)
31
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 32)
Por fim, era necessário calcular a frequência média anual previsível Nd, que
nada mais é que, determinar qual a previsão de possíveis descargas que aquela
construção pode receber ao longo de um ano, sendo calculada pela equação (3). Os
valores obtidos passam a ser comparados com valores admissíveis Nc,
reconhecidos por órgãos internacionais. Estes valores considerados são que, 1 raio
em 1000, por ano, são considerados inaceitáveis, ou seja, não é aceitável que se
ocorrerem 1000 raio naquela região calculada, por ano, a edificação seja atingida e
danificada por 1. Já para 1 raio em 100.000, são considerados valores aceitável.
(ABNT NBR 5419, 2005).
= .− [ ] (3)
Uma vez determinado o valor de Nd, que é o possível número de raios que
podem atingir uma edificação por ano, é necessário aplicar os fatores que são
indicados pelas tabelas seguintes, sendo necessário multiplicar o valor de Nd, pelos
valores selecionados na tabela, de acordo com as necessidades e assim obtem-se o
valor de Ndc que deve ser comparado então ao valor de Nc, atribuindo então, de
acordo com o resultado, a exigência ou não do SPDA . Por exemplo, se o valor de
Ndc for maior ou igual a 0,001(Ndc >= 0,001), é exigido o SPDA, caso o valor o
32
resultado seja, 0,001> Ndc > 0,00001, então a instalação do SPDA é opcional e se o
resultado por Ndc <= 0,00001, o SPDA é dispensável (SUETA, 2015).
São cinco os fatores que devem ser levados em consideração e multiplicados
por Nd, para se chegar ao valor de Ndc. O primeiro fator é o tipo de ocupação da
estrutura, ou seja, qual o objetivo daquela edificação, e a Figura 10 fornece o valor
necessário.
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 33)
Já o segundo valor é obtido a partir da Figura 11, que trata das características
da estrutura da edificação, conforme é possível visualizar abaixo.
Figura 11 - Fator B: Tipo de construção da estrutura
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 33)
Os próximos valores são obtidos pela Figura 12, responsável por classificar o
conteúdo das edificações a serem protegidas.
33
Figura 12 - Fator C: Conteúdo da estrutura e efeitos indiretos das descargas
atmosféricas
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 34)
Enquanto que pela Figura 13, é responsável pela localização geográfica em
relação à sua vizinhança, ou seja, quais os tipos de edificações ou estruturas
existentes na região onde está localizado a edificação à proteger.
Figura 13 - Fator D: Localização da estrutura
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 34)
Por fim, o último valor a ser considerado é retirado da Tabela 10, que indica a
localização geográfica da construção em relação à sua topografia.
Figura 14 - Fator E: Topografia da região
Fonte: ABNT NBR 5419:2005 (p. 34)
34
Uma vez que, através dos cálculos, seja determinado a exigência de um
SPDA, é através da Figura 3 que se classifica a edificação e seu nível de proteção,
que é determinante para os demais passos de um projeto e instalações de um
SPDA. Com esta classificação do edifício é possível voltar às Figura 1 e 4, onde há
orientações para o correto posicionamento de captores, bem como o espaço médio
dos condutores de descida até à malha do enterrada no solo (ABNT NBR 5419,
2005).
2.1.2 Compreendendo os novos conceitos
Antes que sejam apresentados os novos parâmetros para análise de risco e
classificação da estrutura, é importante destacar que mesmo uma edificação com
características semelhantes, mas construídas em localidades geográficas diferentes,
pode-se ter uma classificação completamente diferente. Isso se deve ao fato de que
a localidade geográfica e climática tem muito peso nesta análise, por exemplo, em
Lima no Peru, o índice de raios é praticamente zero, já na África central a densidade
de raios é de aproximadamente 70 por km²/ano, e o fenômeno pode ainda ser muito
maior em densidade se comparado às proximidades do lago Maracaibo na
Venezuela, onde a densidade pode chegar a 140 raios/km²/ano, isso é um número
expressivo, levando em consideração que de acordo com o mapa de raios
apresentado pelo INPE, a região de Londrina-PR, por exemplo, tem uma densidade
de aproximadamente 5 raios/km²/ano.
De acordo com a nova ABNT (2015), a verificação da necessidade de
proteção, bem como a classificação da estrutura, passa a ser avaliada de forma
completamente diferente e o antigo Anexo B, assim como a Figura 3, dão lugar a um
grande número de parâmetros que são tratados como análise de risco.
A ABNT apresenta, através da Figura 15, um procedimento para a avalição da
necessidade de se fazer um sistema de proteção para a edificação em estudo
(ABNT, 2005).
35
Figura 15 - Procedimento para decisão da necessidade da proteção e para selecionar as medidas de proteção
Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015 (p. 22)
Segundo Gonçalves (2015), a atualização da ABNT, faz com que o projetista
responsável tenha que efetuar cálculos e considerações não só com a edificação em
estudo, mas também sobre as edificações vizinhas, bem como as linhas de energia
e telecomunicações ligadas a ela. O que a ABNT anterior dava como um dado de
saída, o nível de proteção, passa a ser um parâmetro de entrada para este novo
modelo de avalição de risco e isso traz impactos já no início do projeto.
O Ng, que na ABNT anterior é encontrado através de uma expressão
matemática, já apresentada neste trabalhado, e tão importante para a determinação
36
da necessidade do SPDA, passa agora a ser obtido de uma forma mais precisa
através de mapas que são fornecidos pelo INPE, conforme Figura 16.
Figura 16 - Densidade de descargas atmosféricas NG – Mapa do Brasil
(descargas atmosféricas/km2/ano)
Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015 (p. 97)
De acordo com Sueta (2015), o INPE “disponibilizou um mapa do Brasil e
mais cinco mapas das regiões brasileiras nos quais se pode obter diretamente o
Ng (número de descargas atmosféricas para terra por km2 por ano)”. É um
parâmetro fundamental para o cálculo de N que é utilizado na obtenção de todos os
riscos.
Conforme informado por Sueta (2015), o estudo para se determinar o tipo de
proteção é bem mais abrangente que da ABNT anterior, é necessário avaliar as
fontes de danos onde acontece as descargas diretamente na estrutura (S1), próximo
37
à estrutura (S2), as linhas elétricas que adentram à edificação (S3), assim como as
descargas que atingem as áreas próximas às linhas (S4). Segundo Sueta (2015)
“são considerados três tipos de danos: os ferimentos aos seres vivos (D1), os danos
físicos às estruturas (D2) e as falhas nos sistemas elétricos e eletrônicos (D3)”. Ele
ainda considera, de acordo com a ABNT, os seguintes tipos de perdas: perda de
vidas humanas (L1); perda de instalação de serviço ao público (L2); perda de
memória cultural (L3); e perda de valor econômico (L4).
Sendo assim, segundo Sueta (2015), “os riscos a serem avaliados em uma
estrutura são: R1 – risco de perda de vida humana; R2 – risco de perda de
instalação de serviço ao público; R3 – risco de perda de memória cultural e R4 –
risco de perda de valor econômico”.
Risco é entendido a partir do princípio da probabilidade de perda anual de
vida e bens, decorrente de descargas atmosféricas, isso comparado ao valor total do
objeto a ser protegido. Depende da quantidade de descargas anuais sobre a
estrutura a ser protegida, da possibilidade desta estrutura sofrer danos e da
quantidade média das perdas causadas.
De acordo com Sueta (2015), calculados estes riscos, os valores são
comparados com os índices típicos toleráveis indicados na norma: perda de vida
humana ou ferimentos permanentes = 10–5; perda de serviço ao público = 10–3 e
perda de patrimônio cultural = 10–4. Se algum valor de risco ultrapassar o índice
tolerável, deve-se alterar as medidas de proteção de maneira que o risco fique
dentro do valor tolerável.
Ainda, segundo com Sueta (2015), são vários os componentes que devem ser
avaliados para determinar o risco, e são elas: componente RA, trata de riscos a
ferimentos em seres vivos que sejam causados devido tensão de passo e de toque,
limitados à 3m de distância da lado externo da edificação; RB, que estão
relacionados aos danos físicos que podem ser causados por centelhamentos dentro
da edificação e provocar início de incêndio ou explosão, colocando em risco também
o meio ambiente; RC, relativo à falha no sistema que podem ter sua origem em
Lightning Electromagnetic Impulse LEMPs, que são os pulsos eletromagnéticos
devido aos raios, decorrentes de descargas diretas na edificação; RM, são as falhas
do sistema decorrentes de LEMP, porém, de descargas próximas à edificação; RU, é
relativo aos ferimentos que podem ser causados em seres vivos, por choque
38
elétrico, devido descargas que atingem as redes elétricas que estão conectadas à
edificação, causando tensão de passo ou de toque; RV, está relacionada aos danos
físicos, como incêndio ou explosão, decorrente de centelhamentos perigosos, que
podem acontecer entre a parte externa e partes metálicas no ponto de entrada da
rede elétrica na edificação, isso devido às descargas transmitidas ao longo das
redes aéreas; RW, devido a sobretensões induzidas nas redes elétrica que entram
na estrutura, podem haver falhas no sistema interno e está componente é uma das
variantes a ser analisar; RZ, similar a anterior, porém, em estruturas com risco de
explosão, hospitais e outras com riscos de vida por falha de sistemas elétricos ou
eletrônicos internos.
Para o cálculo de cada uma das componentes de risco, a equação (4)
se faz necessária, sendo que, Nx é o número de eventos perigosos por ano, Px é a
probabilidade de dano à estrutura e Lx é a perda consequente.
De acordo com Sueta(2015), são diversos anexos apresentados pela ABNT
parte 2, onde podem ser obtidos ou calculados estes parâmetros para cada
componente. Sendo que, o cálculo dos riscos é feito pela somatória de algumas
componentes, conforme a equação (5), onde (1) significa, somente para estruturas
com risco de explosão ou locais com equipamentos que a falha possa por em risco a
vida humana. Os riscos de perdas de serviço público são calculados a partir da
equação (6), os riscos de perdas de patrimônio cultural tem a equação (7), e por fim
para os riscos de perdas de valor econômico, usa-se a equação (8), onde (2)
significa, somente para propriedades onde animais possam ser perdidos.
= . . (4)
= + + () + () + + + () + () (5)
= + + + + + (6)
= + (7)
= () + + + + () + + + (8)
Informa Sueta (2015), que “estes cálculos são bastante trabalhosos se forem
feitos à mão”. Por isso, já existem alguns softwares que foram desenvolvidos tanto
no Brasil quanto no exterior, com base na IEC 62305-2:2010, que facilitam o cálculo
de riscos, para que os mesmos estejam dentro dos valores toleráveis.
39
Ao final, conclui Sueta (2015) que, os nível de proteção (I, II, III ou IV), as
classes de DPSs, as formas de redução de incêndio, as medidas para redução de
tensões de toque e passo e as formas de cabeamento e blindagens serão definidas
pela análise de risco da estrutura sob estudo.
Ainda discorrendo sobre a análise de riscos para as edificações, Oliveira
(2017) afirma que, “todos os quatro riscos (R1, R2, R3, e R4) devem ser calculados
para cada edificação e estrutura, porém, dependendo do caso, alguns desses riscos
são notoriamente iguais a zero”. Isso porque, os riscos são referentes a algum tipo
de perda, porém, não é possível perder aquilo que não se tem, ou seja, onde os
objetos de riscos estão ausentes, os seus valores são iguais a zero. Por exemplo: O
risco R1 que é referente à perda vida humana, se na edificação em estudo não há
presença de pessoas, então torna-se zero o risco R1. Segundo Oliveira (2015), o
mesmo se pode afirmar sobre as demais componentes R2 e R3, excetuando-se a
componente R4, que trata de valores econômicos, pois, em todos os casos há risco
de perda patrimonial.
Um exemplo claro é dado por Oliveira (2015), apresentando como exemplo
um edifício residencial, onde não há a presença de equipamento eletroeletrônico
para serviço essencial ao público e nem patrimônio cultural, sendo assim, os riscos
R2 e R3 são iguais à zero, e a análise será somente sobre os riscos R1 e R4.
De acordo com Oliveira (2015), ainda há outras componentes de risco que
podem ter valor zero na análise, como por exemplo, o risco RA que trata dos riscos
de uma pessoa sofrer choque por tensão de passou ou toque, decorrente de uma
descarga, mas que pode ser zero, desde que seja possível utilizar uma restrição
física ao redor dos condutores de descida com um afastamento mínimo de três
metros.
Já para o risco RB, que é de incêndio por centelhamento perigoso, Oliveira
(2017), a firma que, “poderá assumir o valor zero no caso da zona definida para a
área externa da edificação, onde não há carga de incêndio e nem área classificada,
explosiva”.
Concluindo, Oliveira (2015) ainda informa que:
[...]para a descarga que pode atingir diretamente a linha de serviço que
alimenta a edificação ou estrutura a ser analisada, temos também o risco de
uma pessoa sofrer choque (RU), o risco de incêndio por centelhamento
40
perigoso (RV) e o risco de falha de equipamentos eletroeletrônicos (RW).
Todos esses três riscos podem ser zero se o tipo de linha externa for um
cabo protegido contra descargas atmosféricas ou cabeamento em dutos
para cabos protegido contra descargas atmosféricas, eletrodutos metálicos
ou tubos metálicos e se essa blindagem for interligada, na entrada da linha,
ao mesmo barramento de equipotencialização que o equipamento. Essas
condições também resultam em um valor igual a zero para o risco de falha
de equipamentos eletroeletrônicos por descarga direta na edificação ou
estrutura (RC) e por descarga próxima a linha de serviço (RZ). (2017,p.119).
2.2 OUTRAS MUDANÇAS SIGNIFICATIVAS DA NOVA ABNT
2.2.1 Métodos de proteção - Franklin
Segundo Alves (2015), uma vez definido o nível de proteção na parte 2 da
ABNT, “o passo seguinte é definir a filosofia do sistema de proteção, escolhendo o
método de captação, descidas, aterramento, equipotencialização, proteção contra
surtos, etc”.
De acordo com Gonçalves (2015, p.8), “neste item, ocorreram algumas
modificações no método de Franklin e da Gaiola de Faraday, sendo que o método
eletrogeométrico (esfera rolante) continua o mesmo”.
A definição do método de Franklin ou método do ângulo de proteção, segundo
a NBR 5419/2015 é: “volume de proteção provido por um mastro é definido pela
forma de um cone circular cujo vértice está posicionado no eixo do mastro, o ângulo
α, dependendo da classe do SPDA, e a altura do mastro”, exemplificado na Figura
17.
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015 (p. 31)
41
Conforme Alves (2015), “este método não teve mudanças no conceito,
apenas na forma de obtenção dos dados”. Onde anteriormente era definido o ângulo
de proteção de acordo com o nível de proteção e do plano de referência do captor,
através do cruzamento de informações de tabelas, agora o novo conceito substitui a
tabela por um gráfico, conforme Figura 18, onde o “ângulo de proteção é obtido a
cada metro de altura e ângulos de proteção de grau em grau”.
Figura 18 - Gráfico do ângulo de proteção
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015 (p. 11)
Ainda de acordo com Alves (2015), existe outra vantagem no novo método
que utiliza-se deste gráfico, onde situações específicas “em estruturas com até dois
metros de altura, por exemplo, pode-se trabalhar com ângulos maiores, variando de
70 até quase 80 graus”, o que antes não era possível, conforme Figura 19.
Figura 19 - Raio de esfera rolante, afastamento de malhas e ângulo de proteção de
acordo com a classe do SPDA
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015 (p. 10)
42
Conforme Alves (2015), a ABNT apresenta diversas figuras ilustrativas e
didáticas apresentando os vários ângulos de proteção em função de diferentes
planos de referência, bem como a interação entre captores e cabos horizontais
formando um volume de proteção.
2.2.2 Métodos de proteção – Eletrogeométrico ou Esfera rolante
Segundo Alves (2015), “este método não teve nenhuma alteração técnica e
os raios da esfera rolante foram mantidos para as respectivas classes do SPDA”. A
mudança ficou por conta de novos desenhos didáticos que ampliam e melhoram o
entendimento do método, uma vez que por se tratar de uma ferramenta
tridimensional, dava margem para interpretações equivocadas por parte de alguns
projetistas.
2.2.3 Métodos de proteção – Método das malhas
De acordo com Gonçalves (2015, p.8), este método, também conhecido como
gaiola de faraday, sofreu alterações nas dimensões das quadrículas, passando a ser
mais rigorosas e com formato mais quadrado, o que resulta num maior uso de
material.
Conforme informa Alves (2015), “este método foi o que mais sofreu
alterações”, sendo que, “as medidas das malhas (meshes) foram diminuídas com o
objetivo de aumentar a eficiência da captação das descargas diretas”, conforme
apresenta da Tabela 11. Essa diminuição no tamanho das malhas reduz o nível de
risco, porém, aumenta os custos, por conta de maior quantidade de material e mão-
de-obra empregados, mesmo assim, os benefícios na diminuição das malhas vale a
pena, visto que não só aumenta a eficiência na captação de descargas diretas,
como também reduz as interferências eletromagnéticas, de maneira que as mesmas
não sejam levadas para dentro da edificação (Alves, 2015, p. 157).
Alves (2015) conclui dizendo que:
[...] A nova versão da norma está mais segura, considerando que alguns
parâmetros dos métodos de captação foram alterados com esse objetivo.
Esse aumento da segurança não se restringe apenas à estrutura, pois trás
43
pessoas, instalações e equipamentos[...](2015).
2.2.4 Condutores de descidas
Segundo Gonçalves (2015, p.11), os condutores de descidas tiveram seus
espaçamentos reduzidos para os níveis de proteção II, III e IV, o que faz aumentar a
quantidade de material utilizado. A Figura 20, indica estes novos espaçamentos, que
comparado com a ABNT anterior teve reduzido a distância em 5m para cada um dos
níveis de proteção informado acima.
Figura 20 - Valores típicos de distância entre os condutores de descida e entre os
anéis condutores de acordo com a classe de SPDA
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015 (p. 15)
2.2.5 As características dos materiais
A configuração do sistema, a prática utilizada na instalação, a especificação e
a qualidade dos materiais utilizados, formam a base sólida para um bom
desempenho do SPDA. A nova ABNT traz mudanças palpáveis sobre este assunto e
o volume três desta edição acrescenta informações importantes sobre as
características que tais materiais precisam ter para suportar esforços
eletromecânicos, mas principalmente a resistência aos efeitos causados nos locais
onde serão instalados, como por exemplo: corrosão devido o ambiente instalado,
movimentação de solo, fusão do material decorrente de descargas, são apenas
alguns dos eventos que levam à prova tais materiais. (OLIVEIRA, 2015).
44
De acordo com Oliveira (2015), a Figura 21, abaixo, traz informações sobre os
materiais que podem ser utilizados como condutores de captação e descidas, bem
como, as dimensões mínimas e a configuração dos mesmos.
Figura 21 - Material, configuração e área de seção mínima dos condutores de
captação, hastes captoras e condutores de descidas
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015 (p. 21)
Já a Figura 22, trata de informações sobre os materiais que podem ser
utilizados como condutores de aterramento, bem como, as dimensões mínimas e a
configuração dos mesmos (OLIVEIRA, 2015).
45
Figura 22 - Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015 (p. 22)
Conforme Oliveira (2015), uma das mudanças em relação à ABNT anterior é
a inclusão da coluna de comentários, nas duas tabelas, que traz informações
adicionais sobre as dimensões, permitindo a seleção dos materiais de maneira mais
apurada e com maior qualidade. Além da seção mínima de cada cabo, também é
especificado a espessura dos fios que compõe o cabo, isso é para que no momento
da compra do material não seja adquirido algo que não atenda as necessidades do
sistema. Existem no mercado de fornecedores, cabos com a mesma seção, porém,
com diferentes formações e quantidades de fios, e que não são adequados para a
finalidade do SPDA, portanto, esta mudança da ABNT proporciona maior segurança
e qualidade, no que diz respeito aos materiais que serão utilizados no sistema de
proteção.
46
O que também é novidade em relação à ABNT anterior é o percentual de
tolerância máxima das dimensões dos condutores. Esta edição da ABNT admite um
erro de 5% para as dimensões dos condutores, exceto para o diâmetro dos fios dos
cabos que deverá ser de 2%. No caso do cabo de cobre de 50mm² como eletrodo de
aterramento, o fio deverá ter no mínimo 2,94 mm de diâmetro.
É interessante notar que em a IEC utilizada como base para a revisão da
ABNT, não permite utilização de seção de cabo menor que 50mm² para nenhum tipo
de material, já a ABNT permite que os condutores de cobre utilizados como captores
podem ser inferiores a esta seção. Sem dúvida, as tabelas 13 e 14, são um avanço
na especificação dos condutores e vai orientar de maneira mais objetiva o
desenvolvimento de projetos, bem como o trabalho de inspeção quando da
verificação da conformidade dos condutores (Oliveira, 2015, p. 112).
2.2.6 Proteção dos sistemas elétricos e eletrônicos internos
Essa é mais uma novidade do projeto de SPDA que está no volume quatro da
nova ABNT, de acordo com Gonçalves (2015, p.12), está voltado à proteção de
equipamentos eletroeletrônicos com a utilização de dispositivos de proteção contra
surtos (DPS), arranjos de aterramento e equipotencialização, blindagem
eletromagnética e roteamento dos circuitos elétricos, entre outros. Importante
ressaltar que na norma antiga não havia um texto correspondente com essa
abrangência e nível de detalhamento.
De acordo com Santos (2015), as descargas tem capacidade de transferir
uma alta quantidade de energia capazes de danificar equipamentos eletrônicos e o
volume quatro da ABNT traz medidas que visam diminuir esses efeitos, sobre os
equipamentos eletroeletrônicos no interior das estruturas. O entendimento que havia
é que as edificações deviam ser protegidas para ser evitar danos à sua estrutura,
porém, tornou-se claro a necessidade de proteger os equipamentos
eletroeletrônicos, contra os surtos ou impulsos elétricos, produzidos pelas descargas
atmosféricas, mesmo que não seja um descarga diretamente na estrutura, afinal, o
raio de atuação dos impulsos elétricos de uma descarga, podem chegar à alguns
quilômetros de distância do seu ponto de impacto.
47
A nova ABNT estabelece um princípio básico de que, proteger as edificações
contra descargas também é garantir as instalações elétricas e os equipamentos
eletrônicos que esta edificação possui, garantindo o funcionamento adequado de
toda instalação antes, durante e depois de alguma descarga atmosférica. Para isso
foi que a ABNT não se privou em se aprofundar em medidas de proteção contra
surto, que na verdade, na sua maioria já são conhecidas e até discutidas em outras
normas como ABNT NBR 5410:2004, ou até mesmo na antiga ABNT (2005), porém,
de maneira mais superficial, portanto, é neste volume da ABNT que o assunto é
abordado de maneira mais profunda (SANTOS, 2015).
Segundo Santos (2015), “os profissionais passam a ter um documento que
aborda de forma completa e detalhada os principais pontos que fundamentam
tecnicamente a proteção contra sobretensões transitórias”.
É nela também que são definidos os termos que passam a ser utilizados no
meio profissional, como Medidas de Proteção contra Surtos (MPS), os Dispositivos
de Proteção contra Surtos (DPS), Zonas de Proteção contra Raios (ZPR), entre
outros. De maneira bem definida a ABNT apresenta os novos conceitos sobre
aterramento e equipotencialização e o profissional que se aprofundar em seu
estudo, terá a base necessária para proteger os equipamentos contra os efeitos
produzidos pelos impulsos elétricos nas instalações, porém, o profissional precisa ter
em mente que as medidas são complementares. Sendo assim, o maior desafio é
fazer com que os profissionais compreendam que não devem tomar algum trecho da
ABNT para solucionar um problema em específico, afinal de contas a ABNT não é
um manual ou guia de instruções, portanto, a mesma deve ser lida e interpretada
como um todo, entendendo que as informações técnicas contidas ali, se aplicadas
em conjunto, por profissionais em eletricidade, podem prevenir e proteger as
instalações elétricas e seus componentes eletrônicos contra surtos provenientes de
uma descarga ou mesmo originários de alguma manobra elétrica (SANTOS, 2015).
Ainda segundo Santos (2015), a nova ABNT é de grande utilidade para os
fabricantes de DPS, que acabam se frustram por ver seus equipamentos instalados
de maneira parcial ou equivocada, fora dos critérios corretos e assim não trazem os
benefícios que poderiam trazer para instalação. Sendo assim, com a nova ABNT não
é mais possível separar projeto de SPDA das MPS, os dois devem ser
desenvolvidos de maneira integrada e isso representa, sem sobra de dúvidas, um
48
desafio para os profissionais, já que quanto mais informação há, maior
responsabilidade sobre os projetos desenvolvidos.
3 IMPACTOS DA ATUALIZAÇÃO
3.1.1 Dificuldades para Adaptação
Já faz algum tempo que a nova ABNT está em vigor, e como seria bom poder
dizer que os profissionais já estão completamente habituados aos novos conceitos,
aplicando os mesmos em seus trabalhos e tornando as instalações mais seguras,
mas infelizmente isso não é a realidade. Mudanças como essas levam tempo para
acontecer e isso se deve há alguns fatores, seja por falta de conhecimento de
muitos profissionais, seja porque estão tão acostumados a fazer à moda antiga e
não conseguem abandonar tais conceitos ou mesmo por pressão de clientes que
ainda brigam por preço a despeito da segurança de suas instalações. A questão é
que contra fatos não existem argumentos, ou seja, a nova ABNT está aí e precisa
ser observada, portanto, cabe aos profissionais se adaptarem e se capacitarem para
atender as novas exigências (ALVES, 2016).
3.1.2 Impactos da atualização
De acordo com Alves (2016), os impactos dos novos conceitos começam
desde a nova nomenclatura do sistema que deixa de ser somente SPDA, para se
tornar PDA e este sim se divide em dois termos que são SPDA e MPS, conforme
apresentado na Figura 2. O conceito do termo SPDA continua praticamente o
mesmo, onde se divide em proteção externa e interna, compreendida nos
subsistemas de captação, descida, aterramento e conexões para evitar
centelhamentos perigosos. Já o novo termo MPS, são as medidas de proteção
contra surtos nas instalações de energia e de sinal, protegendo equipamentos e
pessoas e é constituídas de DPS, equipotencialização, roteamento de cabos,
minimização dos laços, blindagens espaciais, malhas de referência entre outras
medidas que podem ser adotadas de maneira separada ou em conjunto, isso de
acordo com o gerenciamento de risco, feito através do volume 2 da ABNT.
49
3.1.3 O Gerenciamento de Risco
Um dos maiores impactos com a nova ABNT é sem dúvida o cálculo do
gerenciamento de risco, feito a partir do volume 2, que tem deixado muito projetista
de cabelo em pé, a final de contas são muitos os parâmetros a serem calculados e
comparados, o que torna o trabalho penoso, visto que pode ser necessário repetir o
cálculo várias vezes até se alcançar um limite tolerável pela ABNT. Para facilitar a
vida destes profissionais, algumas ferramentas já estão disponíveis no mercado,
sendo uma dela o TUPAN, desenvolvido pela Universidade de São Paulo (ALVES,
2016).
Segundo Alves (2016), após algumas simulações será possível encontrar as
medidas técnicas que deverão ser utilizadas no projeto e de acordo com cada caso
as soluções podem ser desde necessidade de SPDA externo e interno mais MPS,
que seria a mais rígida ou até mesmo a não necessidade de SPDA e nem de MPS,
mas este último é raro. Ainda uma situação incomum, mas que pode acontecer, é se
utilizar o SPDA com o nível mais rigoroso e os MPS coordenados e mesmo assim
não conseguir atingir o nível de risco tolerável pela ABNT e neste tipo de caso,
deve-se justificar tecnicamente que todas as medidas informadas em projeto devem
ser aplicadas, apesar delas não serem suficientes para atingir os parâmetros da
ABNT.
De acordo com Sueta (2015): [...] a aplicação da parte 2 da ABNT NBR 5419: 2015 (Gerenciamento de
risco), em cálculos de riscos feitos à mão é uma tarefa muito difícil e
trabalhosa, ainda mais que estes cálculos devem ser refeitos algumas vezes
até se obter um resultado satisfatório com riscos com valores inferiores aos
toleráveis. Em vista disso, o Instituto de Energia e Ambiente da USP
desenvolveu uma planilha para auxiliar na análise de risco (2015, p.122).
Uma planilha eletrônica, desenvolvida no aplicativo Microsoft Excel, foi o meio
escolhido para formatar esta ferramenta com o objetivo de agilizar o trabalho dos
engenheiros eletricista e demais profissionais envolvidos em projetos e instalações
do PDA. Transcrever este novo conceito da ABNT, com suas respectivas equações
e um visual interativo, buscando um ambiente amigável, esse foi o desafio ao se
desenvolver esta ferramenta (SUETA, 2015).
50
Segundo Sueta (2015), é possível dividir a estrutura em zonas de estudo ZS e
assim avaliar cada componente de risco separadamente, o que traz grandes
benefícios neste estudo, ou então, assumir que toda estrutura é uma única zona de
estudo. A planilha proporciona escolher até cindo zonas de estudo e o risco total RT
será a soma de cada risco de sua respectiva zona. E a fim de tornar a interface da
planilha mais amigável, foi adotado o Visual Basic VB, facilitando assim a entrada e
controle de fluxo dos dados. A tela inicial apresentada na Figura 23, é responsável
por colher os dados técnicos iniciais da edificação e com estas entradas já é
possível calcular a área de exposição da estrutura principal e da adjacente de forma
automática. Com este valor, o usuário vai alimentar a planilha para dar continuidade
ao processo. Ainda nesta tela, é possível selecionar outras informações pré
estabelecidas pela ABNT, e que devem ser selecionadas de acordo com as
características da estrutura.
Fonte: (Sueta, 2015, p. 121)
51
Na tela seguinte apresentada pela Figura 24, é possível a entrada com outros
dados técnicos da edificação, como medidas para proteção contra tensão de passo,
dimensionamento e variação das perdas, entre outros, todos pré estabelecidas pela
ABNT e finalmente, diversos tipos de dados como número de pessoas em cada zona
de estudo, tempo de permanência, tipo da estrutura (hospital, industrial, comercial,
etc.), tipo do serviço (gás, energia, TV, etc.), valores envolvidos na estrutura (valores
culturais, totais da estrutura, dos sistemas internos, de animais na estrutura, etc.).
Isso permite avaliar o montante da perda e estabelecer sua proporção como a
variável Lx da avaliação do risco. (SUETA, 2015).
Figura 24 - Tela para outros Dados
Fonte: (Sueta, 2015, p. 121)
A próxima tela apresentada na Figura 25 é responsável por apresentar os
resultados do cálculo, informando a necessidade ou não do PDA na edificação e de
forma individual, apresenta o peso que cada zona ou componente de riscos, tem no
risco total calculado, sendo então comparados aos índices toleráveis pela ABNT e
caso algum destes índices esteja acima do permitido, um alerta será apresentado na
52
tela, indicando as medidas adicionais que podem ser utilizadas até que seja
alcançado o índice aceito pela ABNT (SUETA, 2015).
Figura 25 - Tela para outros Dados
Fonte: