Outubro de 2018

Proteção contra descargas atmosféricasNova NBR 5419:2015

Parte 1: Princípios gerais

Parte 2: Gerenciamento de risco

Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida

Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura

Base: IEC 62305

Antiga NBR 5419

Totalmente nova

Totalmente nova

Totalmente nova

Esta ferramenta substitui a Tabela B.6 da NBR 5419:2005, onde era relacionado o nível de proteção do SPDA e o tipo de instalação.

As medidas práticas para proteção são apresentadasem dois grupos:

NBR 5419-3 → Medidas de proteção para reduzir danosfísicos e perigo à vida na estrutura.

NBR 5419-4 → Medidas de proteção para reduzir falhas desistemas eletroeletrônicos.

A ameaça oferecida pelo raio!

Qual o risco (a probabilidade)

do raio nos causar danos?

Medidas para proteção

de estruturas e vidas

Medidas para proteção

de sistemas eletroeletrônicos

Fontes de Danos Devido às Descargas Atmosféricas

Descarga na Estrutura S1

IEstrutura

Descarga Próxima a Estrutura S2

d

I

Estrutura

Surtos com origem interna

Fontes de Danos Devido às Descargas Atmosféricas

Descarga na Linha que Atende à Estrutura

S3

Estrutura

Rede metálica

d

Descarga Próxima à Linha que Atende à Estrutura

S4

Estrutura

Rede metálica

Surtos com origem externa

MEDIDAS DE PROTEÇÃO

As medidas de proteção são necessárias para reduzir osriscos, de acordo com o tipo de dano.

As medidas de proteção atendem a:

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Redução de falha dos sistemas elétricos e eletrônicos

Redução de danos físicos

Redução de lesões a seres vivos devido à choque elétrico

MEDIDAS DE PROTEÇÃO

Para a...

... as medidas incluem:Isolação adequada de componentes condutivos expostos;Equipotencialização através de sistema de malha deaterramento;Restrições físicas e avisos;Ligação equipotencial (LE).

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Redução de lesões a seres vivos devido à choque elétrico

MEDIDAS DE PROTEÇÃO

Para a...

... as medidas incluem:Instalação de SPDA composto de:

Subsistema de captação, subsistema de descida e subsistema deaterramentoLigação equipotencial (LE)Isolação elétrica com componentes do SPDA externo, caso necessário.

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Redução de danos físicos

MEDIDAS DE PROTEÇÃO

Para a...

... as medidas incluem:Medidas do aterramento e equipotencializaçãoBlindagem magnéticaRoteamento da fiaçãoInterfaces isolantesSistema de DPS coordenado

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Redução de falha dos sistemas elétricos e eletrônicos

MEDIDAS DE PROTEÇÃO

A seleção das medidas de proteção mais adequadasà estrutura deve ser balizada pela NBR 5419-2 –Gerenciamento de Risco.

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CRITÉRIOS BÁSICOS PARA PROTEÇÃO DE ESTRUTURASSistema ideal: estrutura dentro de uma caixametálica compondo uma blindagem, contínua, ondeas linhas entrantes na estrutura são devidamenteinterligadas à blindagem no ponto de entrada.

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ZPR 2

O Conceito de Zonas de Proteção

Estrutura

r

ZPR 0A

ZPR 1

ZPR 0B

Aterramento

SPDA Externo

Parte2: Gerenciamento de risco

O PERIGO À ESTRUTURA PODE RESULTAR EM:

DANO À ESTRUTURA E AO SEU CONTEÚDO

FALHAS AOS SISTEMAS ELETROELETRÔNICOS

ASSOCIADOS

FERIMENTOS A SERES VIVOS DENTRO DA ESTRUTURA, OU NAS

SUAS PROXIMIDADES

MEDIDAS DE

PROTEÇÃO

SÃO

NECESSÁRIAS

?

QUAIS

MEDIDAS?

ANÁLISE DE

RISCO

Parte2: Gerenciamento de risco

RISCO

PROVÁVEL PERDA

MÉDIA ANUAL EM

UMA ESTRUTURA

DEVIDO ÀS

DESCARGAS

ATMOSFÉRICAS

Parte2: Gerenciamento de risco

VALOR DO RISCO

DEPENDE DE

Número anual de

raios

Probabilidade de dano

L -Quantidade média de

perda

Parte2: Gerenciamento de risco

Raio incidindo

diretamente na

estrutura ou

linha

podem causar danos físicos

e perigo à vida

podem causar falhas de

equipamentos

eletroeletrônicos

Raio incidindo

próximos à

estrutura ou

linha

podem causar falhas de

equipamentos

eletroeletrônicos

Parte2: Gerenciamento de risco

FONTE DE

DANO

DANO PERDA RISCO

INTERPRETAÇÃO DOS TERMOS

EXPLICAÇÃO DE TERMOS

D3: Falhas de

dispositivos

eletroeletrônicos

D1: Ferimentos

a seres vivos.

D2: Danos físicos

a estrutura.

Tipos de Perda

L1: Perda de vida humana.

L2: Perda de serviço ao público.

L3: Perda de patrimônio cultural.

L4: Perda de valor econômico.

DANO PODE

GERA

R

PERDA

FATOEXISTÊNCIA DA

POSSIBILIDADE DE

PERDA

R1: risco de perda de vidas humanas (incluindo ferimentos

permanentes),

R2: risco de perda de serviço ao público,

R3: risco de perda de bens culturais,

R4: risco de perda de valor econômico.

GERENCIAMENTO DE RISCO

PROTEÇÃO SISTEMAS INTERNOS

A proteção contra LEMP visando a redução de falhados sistemas internos consistem em:

Minimizar surtos devido à:

Minimizar acoplamento magnético.

Raio próximo à linha

S4

Raio próx. à estrutura

S2

Raio na linha

S3

Raio na estrutura

S1

Blindagem Rotas de cabos Uso de infraestrutura Definição de ZPRs

Etc.

NBR 5419-4

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Estrutura

Raio na estrutura

Linhas

Aterramento

Descida

Captação

Raio próx. linha

Raio na linha

Raio próx. estrutura

Linhas

Sala interna

DPS

DPS

DPS

DPS

DPS

r – raio da esfera rolantes – distancia de segurança para campos elevadosO – equipotencialização

através de DPS

A DESCARGA ATMOSFÉRICA QUE INCIDE NO SÍTIO DA INSTALAÇÕES (DESCARGAS DIRETAS – S1)

ESTAÇÕES DE TELECOMUNICAÇÕESDESCARGA ATMOSFÉRICA NA TORRE

INTERAÇÃO ELETROMAGNÉTICA COM AS INSTALAÇÕES

-

-

Acoplamento de transitórios elétricosRotas de cabos de alimentação e sinal formando loop vertical (mais crítico)

Agressor eletromagnético: Descarga atmosférica incidente no SPDA do prédio.

Loop: Condutor PE (alimentação da carga técnica) – massas dos equipamentos –condutor de sinal

Tensão transitória alta induzida no loop pelo campo magnético provocado pela corrente transitória nos condutores de descida

Perigo de queima em escala dos sistemas eletrônicos !!!Prédio

SPDA

Condutor PE

descarga

Terra Geral

SPDA

Zt

ip

ip

ip

ip

Fluxo magnético

Fluxo magnético

Condutor de Sinal

DDP (caso o Pe e a BlindTg estejam desconectados nos racks)

Corrente de loop pela blindagem (caso o Pe e Blind estejam

interligados nos racks)

DDP

DDP

Equipamento

Acoplamento de transitórios elétricosRotas de cabos de alimentação e sinal formando loop com área reduzida

devido à mudança de roteamento dos cabos

Prédio

SPDA

Condutor PE

descarga

SPDA

ip

ip

ip

ip

Fluxo magnético

Fluxo magnético

DDP controlada

DDP

Sistema de aterramento

DDP controlada

Condutor de Sinal

Equipamento

Agressor eletromagnético: Descarga atmosférica incidente no SPDA do prédio.

Loop: Condutor PE (alimentação da carga técnica) – massas dos equipamentos –condutor de sinal

Tensão transitória baixa devido ao controle da área do loop

Aumento da suportabilidade frente às descargas!!!

Zt

ip

Acoplamento de transitórios elétricosRotas de cabos de alimentação e sinal formando loop com área reduzida

devido ao uso de infraestrutura blindada

Prédio

Agressor eletromagnético: Descarga atmosférica incidente no SPDA do prédio.

Loop: Condutor PE (alimentação da carga técnica) – massas dos equipamentos –condutor de sinal

Tensão transitória controlada pela infra interligada

Diminuição das solicitaçõeselétricas aos equipamentos

SPDA

Condutor PE

descarga

Terra GeralZt

ip

ip

ip

ip

Fluxo magnético

Fluxo magnético

Condutor de Sinal

DDP controlada (caso a infra seja interligada aos racks

Corrente de loop pela blindagem (infraestrutura)

DDP

DDP

Equipamento

Infra metálica interligada

Figura 2 - Exemplos de possíveis MPS (medidas de proteção contra surtos)

Protegem contra campos eletromagnéticos irradiados e surtos conduzidos . Sucessivas blindagens espaciais em forma de grade e DPS coordenados podem reduzir o campo eletromagnético e os surtos a um nível mais baixo de ameaça;

Aterramento e equipotencialização

Max

I (kA)

Max

Protetores Classe I10 x 350 s

Protetores Classe II8 x 20 s

t (s)

60

7 Coordenação de DPS

IEC61643-1 -Dispositivos protetores de surto de baixa tensãoParte 1- Dispositivos conectados aos sistemas de distribuição de baixa tensão

Linha (energia / dados)

ZP0a

ZP0b ZP1

Protetorclasse “B”

ZP2

Protetorclasse “C”

ZP3

Protetorclasse “D”

SPDA

Prédio dotado de SPDA

Linha (energia / dados)

ZP0a

ZP1

Protetorclasse I

ZP2

Protetor

ZP3

Protetor

SPDA

Linha (energia / dados)

ZP0a

ZP1

Protetor

ZP2

Protetorclasse II

ZP3

Protetor

SPDA

ZP0a

ZP1

Protetor

ZP2

Protetor

ZP3

Protetorclasse III

SPDA

Prédio dotado de SPDA

Exemplo: Circuito trifásico (3 fases + neutro)

Prédio Classe 3 : 100 kA (10 x 350 s)Apenas alimenta ção elétrica.

fasefasefase

neutro

100 kA

50 kA

12,5 kA

Vem do para - raios

Protetor com capacidade de

12,5 kA (10 x 350 s)

Exemplo: Circuito trifásico (3 fases + neutro)

Prédio Classe 3 : 100 kA (10 x 350 s)Apenas alimenta ção elétrica.

fasefasefase

neutro

100 kA

50 kA

12,5 kA

Vem do para - raios

Protetor com capacidade de

12,5 kA (10 x 350 s)

Exemplo: Circuito trifásico (3 fases + neutro)

Prédio Classe 3 : 100 kA (10 x 350 s)Apenas alimenta ção elétrica.

fasefasefase

neutro

100 kA

50 kA

12,5 kA

Vem do para - raios

Protetor com capacidade de

12,5 kA (10 x 350 s)

fasefasefase

neutro

100 kA

50 kA

12,5 kA

100 kA

50 kA

12,5 kA

Vem do para - raios

Protetor com capacidade de

12,5 kA (10 x 350 s)

Os protetores Classe I devem suportar impulsos de corrente de 10 x 350µs

Os protetores Classe II devem suportar impulsos de corrente de 8 x 20µs

Os protetores Classe III devem suportar impulsos de tensão de 1,2 x 50µs combinados com impulsos de corrente de 8 x 20µs

61

6m

10m100m

100kA

H1

Campo H1 em estrutura sem blindagem Wm 8,5m

estrutura

sa 105= m( ) distância da descarga em rel à

estrutura

H0

I0

2 sa=

A

m

H0 151.576=A

m

campo maximo interno

6m

10m100m

100kA

H1

Campo H1 em estrutura sem blindagem Wm `= 2m

151.576

10

SF

20

46.841=A

m

wm 2= m( ) trama blindagem de aço

rc 0.005= m( ) raio da barra de aço

SFAço 20 log

8.5

wm

118 10

6−

rc2

+

=

SFAço 10.212= dB( )

estruturaBlindagem

10m

5m

10m

2,5m

2,5m

2,7m

100 kA

3m

2,7m

3m

2,7m4,6m

2m

V = 4,7[kV] (tensão induzida)I = 361 [A] (corrente de curto)

Edificação de um pavimento conforme NBR-5419Descarga Direta de 100 [kA]

Malha de 2,5[m]

2,66m (mínimo)Para se aplicar esta metodologia

(ds1)

10m

5m

10m

1,25m

2,7m

100 kA

3m

2,7m

3m

2,7m4,6m

2m

1,25m

Edificação de um pavimento conforme NBR-5419Descarga Direta de 100 [kA]

V = 2,3 [kV] (tensão induzida)I = 180 [A] (corrente de curto)

Malha de 1,25[m]

2,1m (mínimo)Para se aplicar esta metodologia

(ds1)