Instalações de Pára- Ráios Prediais

Faculdade de Engenharia da UERJInstalações Elétricas

•Ar quente e úmido sobe formando cristais de gelo no interior das nuvens•Cristais de gelo subindo e gotas de água caindo no interior da nuvem colidem promovendo a troca de íons•A base fica negativa e a parte superior positiva•Uma carga espelho da base da nuvem se forma no solo

Incidem diretamente: sobre edificações, linhas de transmissão instalações e pessoas expostas

•O líder descendente da nuvem e o líder ascendente do solo se encontram e forma um caminho condutivo nuvem-solo•Uma primeira descarga desce pelo canal ionizado seguida por outras descargas mais rápidas

BENJAMIN FRANKLINBENJAMIN FRANKLIN TEORIA - eletricidade estática e relâmpagos são TEORIA - eletricidade estática e relâmpagos são

manifestações de um mesmo fenômenomanifestações de um mesmo fenômeno propôs o uso de hastes pára-raios em artigo propôs o uso de hastes pára-raios em artigo

publicado em 1750publicado em 1750 primeiros experimentos com pipas em 1752 primeiros experimentos com pipas em 1752

(Filadélfia)(Filadélfia)–carregar uma Jarra de Leydencarregar uma Jarra de Leyden

sobreviveu às experiênciassobreviveu às experiências

Sistema de Proteção contra Descargas Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas - Atmosféricas - SPDASPDA

objetivo básico - interceptar raios e conduzi-los objetivo básico - interceptar raios e conduzi-los para a terrapara a terra

danos causados por um raio danos causados por um raio proporcionais à proporcionais à energia contida no mesmo energia contida no mesmo função do quadrado função do quadrado da intensidade de correnteda intensidade de corrente

BENEFÍCIOS:BENEFÍCIOS:drástica redução da ocorrência de danos por drástica redução da ocorrência de danos por

quedas diretas (falhas de blindagem)quedas diretas (falhas de blindagem) quando ocorrerem, estes danos serão de menor quando ocorrerem, estes danos serão de menor

magnitude, em função do fato que as falhas de magnitude, em função do fato que as falhas de blindagem estarem associadas a raios de baixa blindagem estarem associadas a raios de baixa intensidade de correnteintensidade de corrente

SPDA pode ser dividido em 3 partes:- rede captora de descargas- descidas- aterramentos

•Rede de eqüipotencialização é a quarta parte

PROJETO DE REDES PROJETO DE REDES CAPTORASCAPTORAS

MODELO MODELO ELETROGEOMÉTRICOELETROGEOMÉTRICO

MÉTODO DE FRANKLINMÉTODO DE FRANKLINGAIOLA DE FARADAYGAIOLA DE FARADAY

VOLUME DE PROTEÇÃO DE VOLUME DE PROTEÇÃO DE UM ELEMENTO CAPTORUM ELEMENTO CAPTOR

DATA FONTE FORMA1778 B. Wilson cone com 58

1823 Gay Lussac cilindro1874 de Fonvielle cone de 64

1875 Comissão de Paris cone de 60

1875 Chapman cilindro1881 Adams cone de 45

1881 Preece cone semi-circular *1920 F. W. Peek cone de 64 a 76

PRINCÍPIOS DO MODELO PRINCÍPIOS DO MODELO ELETROGEOMÉTRICOELETROGEOMÉTRICO

o raio se desenvolve sem o raio se desenvolve sem nenhuma interferência por parte nenhuma interferência por parte das estruturas existentes não das estruturas existentes não solo, enquanto não atinge o solo, enquanto não atinge o “striking distance”“striking distance”

a distância de atração é função da a distância de atração é função da amplitude da descarga de retorno amplitude da descarga de retorno do raiodo raio

CONE SEMI-CIRCULARCONE SEMI-CIRCULAR INDÍCIOS:INDÍCIOS:

–DESCARGAS EM ESTRUTURAS DESCARGAS EM ESTRUTURAS ALTASALTAS

–DESEMPENHO DE LT’s DESEMPENHO DE LT’s PESQUISASPESQUISAS

–LT’s - E. R. Whitehead (1971)LT’s - E. R. Whitehead (1971)–SE’s - SE’s - Sargent (1972), Link (1875) e Sargent (1972), Link (1875) e

Mousa (1978)Mousa (1978) –estruturas - Ralph Lee (1978/1979)estruturas - Ralph Lee (1978/1979)

MODELO ELETROGEOMÉTRICOMODELO ELETROGEOMÉTRICOAPLICAÇÃO A ESTRUTURASAPLICAÇÃO A ESTRUTURAS

década de 40 década de 40 descargas laterais descargas laterais em em estruturas muito altas (Empire State estruturas muito altas (Empire State Building e a Torre Eiffel)Building e a Torre Eiffel)

estruturas - Ralph Lee (1978/1979) – estruturas - Ralph Lee (1978/1979) – conceito da “esfera rolante”conceito da “esfera rolante”

MODELO ELETROGEOMÉTRICOMODELO ELETROGEOMÉTRICOAPLICAÇÃO A ESTRUTURASAPLICAÇÃO A ESTRUTURAS

MODELO MODELO ELETROGEOMÉTRICOELETROGEOMÉTRICO

ESFERA ROLANTEESFERA ROLANTERAIO FUNÇÃO DA RAIO FUNÇÃO DA INTENSIDADE DA CORRENTE INTENSIDADE DA CORRENTE DE RETORNO --> DEFINE O DE RETORNO --> DEFINE O NÍVEL DE PROTEÇÃONÍVEL DE PROTEÇÃO

ESFERA ROLANTEESFERA ROLANTE

MÉTODO DE FRANKLINMÉTODO DE FRANKLIN APROXIMAÇÃO DO MODELO APROXIMAÇÃO DO MODELO

ELETROGEOMÉTRICOELETROGEOMÉTRICO MAIS FÁCIL APLICAÇÃOMAIS FÁCIL APLICAÇÃO MENOR VOLUME DE PROTEÇÃOMENOR VOLUME DE PROTEÇÃO O ÂNGULO DE PROTEÇÃO É FUNÇÃO DE:O ÂNGULO DE PROTEÇÃO É FUNÇÃO DE:

–ALTURA DO CAPTORALTURA DO CAPTOR–NÍVEL DE PROTEÇÃONÍVEL DE PROTEÇÃO

GAIOLA DE FARADAYGAIOLA DE FARADAY REDE DE CONDUTORES LANÇADA NA REDE DE CONDUTORES LANÇADA NA

COBERTURA E NAS LATERAIS DE UMA COBERTURA E NAS LATERAIS DE UMA EDIFICAÇÃOEDIFICAÇÃO

VANTAGENSVANTAGENS– ATENUA OS CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS NO ATENUA OS CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS NO

INTERIOR DA INSTALAÇÃOINTERIOR DA INSTALAÇÃO– PERMITE O APROVEITAMENTO DE ELEMENTOS PERMITE O APROVEITAMENTO DE ELEMENTOS

METÁLICOS ESTRUTURAIS (COBERTURA E METÁLICOS ESTRUTURAIS (COBERTURA E FACHADA)FACHADA)

Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJUERJ

Instalações ElétricasInstalações Elétricas

Cortesia TERMOTÉCNICA

EstruturalEstrutural


Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJInstalações Elétricas



Vista de um Vista de um SPDASPDA

DESCIDASDESCIDASNÍVEL DE

PROTEÇÃOESPAÇAMENTO

MÉDIOI 10m

II 15m

III 20m

IV 25m

NORMASNORMAS BÁSICAS BÁSICAS NFPANFPA-78/ -78/ 19041904 - 1980 - - 1980 - National Fire National Fire

Protection AssociationProtection Association,, norma americana de norma americana de proteção contra raiosproteção contra raios,, reconhece apenas os reconhece apenas os captores tipo Franklin captores tipo Franklin

IEC-1024 /1990 - International Electrotechnical IEC-1024 /1990 - International Electrotechnical ComissionComission

NBR 5419 /2005 - Proteção de Estruturas NBR 5419 /2005 - Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricascontra Descargas Atmosféricas

NÍVEIS DE PROTEÇÃONÍVEIS DE PROTEÇÃONBR-5419NBR-5419

Nível de Proteção Distância R(metros)

Valor de Crista de Ir(kA)

Índice de Proteção (%)

I 20 3,7 -II 30 6,1 99,9III 45 10,6 99,5IV 60 16,5 -

REDE CAPTORAREDE CAPTORA NBR-5419 NBR-5419

Nível de Proteção

Raio da Esfera

Rolante

Ângulo de Proteção (o) em função da altura do captor tipo Franklin (m)

Largura do Módulo da

Malha (m) 20 30 45 60 (m) I 20 25 - - - 5 II 30 35 25 - - 10 III 45 45 35 25 - 10 IV 60 55 45 35 25 15

NBR-5419NBR-5419

as edificações com altura superior a 10 as edificações com altura superior a 10 metros deverão possuir um anel captor, metros deverão possuir um anel captor, lançado ao longo de todo o perímetro da lançado ao longo de todo o perímetro da cobertura e afastado no máximo 0,5m da sua cobertura e afastado no máximo 0,5m da sua bordaborda

em caso de não necessidade de SPDA, em caso de não necessidade de SPDA, deverá ser emitido um atestado através do deverá ser emitido um atestado através do anexo B da normaanexo B da norma

NBR-5419NBR-5419

a norma expõe com detalhes, a utilização de ferragens a norma expõe com detalhes, a utilização de ferragens estruturais como parte do SPDA, com destaque para os estruturais como parte do SPDA, com destaque para os sistemas que utilizam barra adicional dedicada, como sistemas que utilizam barra adicional dedicada, como forma de garantir a continuidade elétrica e a equalização forma de garantir a continuidade elétrica e a equalização de potenciais (Anexo D)de potenciais (Anexo D)

determina as espessuras mínimas para que estruturas determina as espessuras mínimas para que estruturas metálicas (por exemplo, tanques ) possam ser utilizadas metálicas (por exemplo, tanques ) possam ser utilizadas no SPDA, sendo definidas espessuras para não haver no SPDA, sendo definidas espessuras para não haver pontos quentes (para tanques de inflamáveis e explosivos) pontos quentes (para tanques de inflamáveis e explosivos) e pontos de perfuraçãoe pontos de perfuração

NBR-5419NBR-5419

todas as peças e acessórios de materiais todas as peças e acessórios de materiais ferrosos, usados no SPDA, deverão ser ferrosos, usados no SPDA, deverão ser galvanizadas a fogo ou banhadas com 254 galvanizadas a fogo ou banhadas com 254 micrometros de cobre (fica assim proibida a micrometros de cobre (fica assim proibida a zincagem eletrolítica)zincagem eletrolítica)

deverá ser instalada uma prumada vertical, deverá ser instalada uma prumada vertical, interna ao prédio, para interligar as caixas de interna ao prédio, para interligar as caixas de equalização secundárias à caixa de equalização equalização secundárias à caixa de equalização principal (LEP);principal (LEP);

Equalização Equalização externaexterna



NBR-5419NBR-5419 o valor da resistência de aterramento de 10 o valor da resistência de aterramento de 10

ohms continua sendo recomendado, porém, em ohms continua sendo recomendado, porém, em locais onde o solo apresente alta resistividade , locais onde o solo apresente alta resistividade , poderão ser aceitos valores maiores, desde que poderão ser aceitos valores maiores, desde que sejam feitos arranjos que minimizem os sejam feitos arranjos que minimizem os potenciais de passo e que os procedimentos potenciais de passo e que os procedimentos sejam tecnicamente justificados;sejam tecnicamente justificados;

nos SPDA estruturais que não utilizarem a barra nos SPDA estruturais que não utilizarem a barra adicional dedicada, deverão ser feitas medições adicional dedicada, deverão ser feitas medições de continuidade elétrica entre diversos pontos da de continuidade elétrica entre diversos pontos da estrutura, pois na maioria dos casos a estrutura, pois na maioria dos casos a construção não é acompanhada pelo construção não é acompanhada pelo responsável técnico do SPDA;responsável técnico do SPDA;

TESTES DE CONTINUIDADETESTES DE CONTINUIDADE

Método de Medição

NBR-5419NBR-5419

a norma deixa explícito quea norma deixa explícito que deverão ser deverão ser instaladas instaladas ppelo menos 2 descidas para elo menos 2 descidas para qualquer tipo de edificaçãoqualquer tipo de edificação

postes e mastros metálicos não necessitam postes e mastros metálicos não necessitam de descidas, podendo ter a sua estrutura de descidas, podendo ter a sua estrutura aproveitada como descida naturalaproveitada como descida natural

NBR-5419NBR-5419

caso sejam utilizados cabos como condutores de caso sejam utilizados cabos como condutores de descida, estes não poderão ter emendas (exceto a descida, estes não poderão ter emendas (exceto a emenda de medição), nem mesmo com solda exotérmica emenda de medição), nem mesmo com solda exotérmica (continuam sendo aceitas as emendas nos condutores (continuam sendo aceitas as emendas nos condutores de descida em perfis metálicos)de descida em perfis metálicos)

a norma reforça a exigência de se documentar toda a a norma reforça a exigência de se documentar toda a instalação, por meio de projetos e relatórios técnicos, e instalação, por meio de projetos e relatórios técnicos, e de se fazer as vistorias periodicamentede se fazer as vistorias periodicamente

NBR-5419NBR-5419

as descidas do SPDA deverão distar das tubulações de gás as descidas do SPDA deverão distar das tubulações de gás no mínimo 2 metros, no caso deste distanciamento não ser no mínimo 2 metros, no caso deste distanciamento não ser possível, as tubulações deverão ser equalizadas a cada 20 possível, as tubulações deverão ser equalizadas a cada 20 metros de altura, diretamente no SPDA ou indiretamente metros de altura, diretamente no SPDA ou indiretamente através de DPS (Dispositivo de Proteção de Surtos)através de DPS (Dispositivo de Proteção de Surtos)

em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras superiores a 40 metros, são necessários condutores de superiores a 40 metros, são necessários condutores de descida no interior do volume a proteger (requisito que será descida no interior do volume a proteger (requisito que será naturalmente atendido no caso de estruturas metálicas ou naturalmente atendido no caso de estruturas metálicas ou com armaduras de aço interligadas)com armaduras de aço interligadas)

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