ARTIGO SPDA

7/22/2019 ARTIGO SPDA

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GLEISON BARBOSA DE CARVALHO

THIAGO PEREIRA DE SOUZA

SISTEMA DE PROTEO DE DESCARGAS ATMOSFRICAS

Artigo apresentado ao curso de Engenharia Eltrica da Faculdade Pitgorasde Ipatinga MG, como requisito parcial obteno do ttulo de EngenheiroEletricista.

Orientador: Professor Wallace Peixoto

FACULDADE PITGORAS DE IPATINGA

NOVEMBRO DE 2012


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SISTEMA DE PROTEO DE DESCARGAS ATMOSFRICAS

Gleison Barbosa de Carvalho

Thiago Pereira Souza

Resumo

O presente trabalho aborta vrios conceitos acerca da composio de um sistema de proteo dedescargas atmosfricas tais como: subsistema de captao, subsistema de descida e subsistema deaterramento. O objetivo principal apresentar a metodologia para consecuo de um projeto desistema de proteo de descargas atmosfricas baseada na norma vigente NBR5419/2005 e estudode um projeto j estabelecido.

Palavra chave:Descarga atmosfrica, Proteo, Projeto, faraday

PROTECTION SYSTEM FOR ATMOSPHERIC DISCHARGES

Abstract

This work aborts various concepts about the composition of a system of lightning protection such as

capture subsystem, subsystem and subsystem ground descent. The main objective is to present the

methodology for achieving a system design of lightning protection based on current regulations and

NBR5419/2005 study of a project already established.

Keywords: Lightning, protection, design, farada


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1 INTRODUO

A descarga eltrica atmosfrica um fenmeno da natureza que ocorre de maneira

imprevisvel. Suas caractersticas eltricas tais como, intensidade da corrente e sua

durao, podem variar de acordo com cada ocorrncia.

O Brasil o pas no qual mais se registra o acontecimento de raios em todo o

mundo. Por ano, cerca de 50 milhes de raios atingem o territrio brasileiro, estima

o Grupo de Eletricidade Atmosfrica, Elat. Diante deste cenrio, torna-se primordial

o desenvolvimento de um projeto de sistema de proteo contra descargas

atmosfricas (SPDA), obedecendo as regras exigveis pela norma NBR5419/2005,

visando a proteo das estruturas e pessoas que nelas habitam. A implantao de

um SPDA, quando corretamente dimensionado, reduz consideravelmente os perigo

e riscos de danos estrutura que se deve proteger, pois captam os raios incidentes

sob ela proporcionando um caminho seguro at o solo.

Devido a existncia de muitas possibilidades de se proteger uma edificao, torna

esta tarefa um processo minucioso de estudo quanto a anlise das variveis de cada

caso, e cumprimento de normas tcnicas. As diferentes formas de consecuo de

cada filosofia de proteo proporcionam ao projetista uma liberdade de adequar o

projeto s necessidades e peculiaridades volume a proteger.

Este trabalho tem o objetivo de apresentar a composio de um sistema de proteo

de descargas atmosfricas, identificar as variveis fundamentais a serem avaliadas

durante a consecuo de um projeto e demonstrar a metodologia para a consecuode um projeto de SPDA. Como exemplo, ser estudado um projeto de SPDA de um

galpo, localizado em uma empresa siderrgica na regio do Vale do Ao, no qual

servir como base para se conhecer a filosofia de proteo utilizada, bem como a

escolha do nvel de proteo, tipo de captores, condutores de descida e construo

do aterramento, enfatizando o porqu das escolhas feitas pelo projetista.


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2 DESCARGAS ATMOSFRICAS

A descarga atmosfrica um fenmeno da natureza que ao longo de vrios anos,

vem sendo estudado por pesquisadores de todo o mundo. Suas caractersticas

eltricas, tais como: intensidade de corrente, tempo de durao e seus efeitos

destruidores, quando estas descargas atingem uma edificao, so totalmente

imprevisveis.

As descargas eltricas de origem atmosfrica ocorrem entre nuvem e terra ou entre

nuvens, resultante do acmulo de cargas eltricas nestas nuvens, e na consequente

conduo de corrente eltrica para o solo terrestre ou estrutura que ofereacondies favorveis dissipao desta corrente, Creder (2012).

Segundo Mamede (2012), as cargas eltricas positivas ocupam a parte superior da

nuvem, e as cargas negativas ocupam a inferior, provocando uma forte migrao de

cargas positivas na superfcie da terra. O mesmo autor afirma que, o acumulo de

cargas positivas e negativas em uma regio, faz surgir uma diferena de potencial

entre terra e nuvem. Essa diferena de potencial pode aumentar em uma proporocapaz de romper a rigidez dieltrica do ar entre terra e nuvem, fazendo com que as

cargas eltricas fluam na direo da terra. Este fenmeno chamado de descarga

piloto descendente. A manuteno dessa diferena de potencial entre a terra e

nuvem provoca uma descarga ascendente, ocorrendo ento o deslocamento de

cargas positivas da terra em direo a descarga piloto, conforme figura abaixo:

Figura 1 - Formao de uma descarga atmosfricaFonte: MAMEDE (2012, p.490)


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3 AVALIAO DA NECESSIDADE DE PROTEO

De acordo com a norma NBR 5419/2005, primeiramente, necessrio que se faa

um estudo para avaliar a exigncia da implantao de um Sistema de proteo dedescargas atmosfricas (SPDA).

O estudo da necessidade de implantao do SPDA feita atravs clculos

probabilsticos encontrados na norma NBR 5419/2005, anexo B. Este clculo leva

em considerao as variveis de densidade de descargas para a terra, nmero de

trovoadas por ano na regio e rea de exposio da estrutura.

3.1 Obteno do Nmero de Dias de Trovoadas por Ano por Regio (Td)

Atravs do mapa isocerunico, obtm-se o provvel nmero de descargas

atmosfricas que podem atingir uma determinada regio durante o ano. Os valores

encontrados neste mapa so utilizados como base para execuo do clculo

probabilstico, que leva outras variveis em considerao, tais como: a densidade de

descargas para a terra, e a rea de exposio equivalente da edificao. O anexo B

da norma NBR 5419/2005, apresenta a forma como o clculo probabilstico feito,

bem como a interpretao de seu resultado, pelo qual ira definir a necessidade, ou

no, de implementao do SPDA.

O ndice cerunico da regio mensurado no mapa em nmero de dias de

trovoadas por ano sob uma determinada regio,conforme figura abaixo:

Figura 2 - Mapa de curvas isoceraunicasFonte: NBR5419/2005


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3.2 Determinao do Risco de Exposio ( Ng )

Encontrado o ndice ceraunico, ele ser utilizado na equao abaixo, que define o

risco de exposio da estrutura aos efeitos das descargas de origem atmosfricas.

Ng = 0,04 x

Ng risco de exposio, Td nmero de dias de trovoadas por ano.

3.3 Delimitao da rea de Exposio Equivalente ( Ae )

a rea em metros quadrados da estrutura a ser protegida, acrescido em todo oseu permetro uma distncia equivalente a sua altura, com os quatro cantos

arredondados, como exposto na figura abaixo:

Figura 3: rea de exposio equivalenteFonte: Mamede

A Delimitao da rea de exposio equivalente ( Ae ) definida utilizando aequao abaixo:

L- comprimento da estrutura, W largura da estrutura, H altura da estrutura

3.4 Frequncia Mdia Anual Previsvel de Descargas (Nd)

A frequncia mdia anual previsvel de descargas ( Nd ) na regio da estrutura,corresponde ao nmero de descargas atmosfricas sujeitas a atingir uma


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determinada estrutura no intervalo de um ano, podendo ser definida pela seguinte

equao:

Nd = Ng x Ae x [ por ano ]

3.5 Fatores de Ponderao

Os fatores de ponderao so utilizados para definir a necessidade do sistema de

proteo levandose em conta diversos quesitos apresentados na tabela abaixo:

Tabela 1: Fatores de ponderao.Tipo deocupao

A Material deconstruo

B Contedo C Localizao D Topografia E

Habitao 0,3 Coberturano metlica

0,2 Sem valorhistrico

0,3 reascircundadaspor rvores

0,4 Plancies 0,3

Habitaocom antena

0,7 Construode concretoc/ coberturano metlica

0,4 Sensvela danos

0,8 reas semi-isoladas

1,0 Colinas 1,0

Construesindustriais

1,0 Construesde concretoc/ coberturametlica

0,8 Subestaes,centraistelefnicas

1,0 reasisoladas

2,0 Montanhascom altura300 a 900m

1,3

Hotis salascomerciais

1,2 Construode alvenaria

1,0 Museus eMonumentos

1,3 Montanhascom alturade 900 m

1,7

ShoppingMuseus

1,3 Construode madeira

1,4 EscolasHospitais

1,7

Escolas,hospitais

1,7 Construode alvenariaou madeirac/ coberturametlica

1,7

Construescomcobertura depalha

2,0

Fonte: Tabela B.6, NBR 5419/2005

A tabela acima descreve os 5 grupos de estruturas existentes com seus respectivos

valores multiplicativos, utilizados na equao que define o fator de ponderao.

O fator de ponderao definido atravs da multiplicao de ( Nd ) pelos fatores

relacionados a cada grupo correspondente, conforme equao abaixo:

Po = Nd x AxBxCxDxE [ 1/ano ]


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3.6 Avaliao Geral dos Riscos

De acordo com norma NBR 5419/2005, a frequncia admissvel de descargas em

uma regio est em funo dos seguintes critrios listados abaixo:

Para riscos superiores Po >= a estrutura necessita de SPDA.

Para riscos > Po > a convenincia de um SPDA deve ser tecnicamente

justificada pelo projetista.

Para Po


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Os diversos tipos de estruturas tais como, residncias, fazendas, bancos ou

hospitais, possuem um nvel de proteo adequado a cada uma delas. A tabela B6

da norma NBR5419/2005 descreve de forma sucinta os nveis de proteo

existentes, de acordo com cada tipo de estrutura.

5 SISTEMA DE PROTEO DE DESCARGAS ATMOSFRICAS

O Sistema de proteo contra descargas atmosfricas tem a finalidade de dissipar

para solo, as correntes provenientes das descargas que so recebidas pelos

captores. Segundo Creder (2012), o sistema de proteo de descarga atmosfrica,

pode ser dividido em trs subsistemas: subsistema de captao, subsistema de

descidas e subsistema de aterramento.

5.1 Sistema de Proteo Isolado e No Isolado

O SDPA isolado aquele em que todos os elementos de proteo esto instalados

em uma estrutura adjacente estrutura que se deseja proteger. Em SPDA no

isolado, todos os elementos constituintes do sistema de proteo so instalados sob

a estrutura a ser protegida.

5.2 Subsistema de Captao

O subsistema de captao tem por finalidade receber as descargas que incidam

sobre o topo da estrutura e enviar toda a corrente eltrica para o subsistema de

descida, sem que possa causar algum dano ao volume protegido.

De acorodo com Mamede (2012), os captores podem ser classificados como

naturais e no naturais, conforme se observar.

Captores naturais: So aqueles cujo os elementos condutores so partes da prpria

estrutura que se deseja proteger. Cobertura metlica, mastros e tubos, so

exemplos de alguns elementos que podem ser utilizados como captor natural.


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Captores no naturais: So aqueles cujo os elementos condutores so instalados

exclusivamente com a funo de receber as descargas atmosfricas.Condutores de

cobre nu, alumnio, ao e captores tipo Franklin so alguns exemplos.

O numero de captores a serem colocados na edificao est em funo do tipo de

captor escolhido e determinado de acordo com o campo de proteo de cada um

(NEGRISSOLI, 1987, p 161).

As espessuras mnimas dos materiais utilizados no subsistema captor podem ser

encontrados na tabela abaixo:

Tabela 2: Espessuras mnimas dos materiais utilizados no subsistema captor

Fonte: MAMEDE (2012, p.496)

Os elementos que compem o subsistema de captao tipo Franklin so o mastro e

sua base de ferro. O mastro o suporte que sustenta os captores, servindo tambm

como condutor metlico. Constitudo de um tubo de cobre, com um comprimento de

3 a 5 m e 55 mm de dimetro, Mamede (2012).

Alm de suportar o captor, o mastro tem a funo de servir como condutor metlico.

Na base, utiliza-se normalmente uma pea de ferro fundido, onde ser fixado o

mastro sob a mesma. Outro tipo de captor so aqueles constitudos de uma malha

de condutores eltricos nu, devidamente dimensionados e posicionados sob a

estrutura a se proteger.

5.3 Subsistema Descida

O subsistema de descida ou distribuio de corrente, composto de condutoresmetlicos de condutibilidade mnima de 98%, ou armaes de ao da prpria


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estrutura, que possuem a finalidade de receber a corrente captada pelos captores e

transport-la at chegar ao subsistema de aterramento.

De acordo com Mamede (2012), os subsistemas de descida podem ser classificados

da seguinte forma.

Subsistema naturais: So subsistemas de descida que utilizam como condutores, a

prpria armao de ao da estrutura a proteger. Alguns critrios devero ser

rigorosamente checados pelo projetista, antes da utilizao de tal alternativa, tais

como: verificao da continuidade eltrica das estruturas, assegurando uma

resistncia inferior a 1 ohm e as armaes de aos interligadas devero ter pelomenos 50% dos cruzamentos de barras (horizontal com vertical) amarrados

firmemente com arame torcido.

Subsistemas no naturais: So subsistemas de descida que utilizam condutores de

cobre nu em paralelo ao longo do permetro da estrutura e interligados ao eletrodo

de aterramento, utilizando o menor percurso possvel.

Segundo Creder (2012), para condutores de descida no naturais, o nmero de

condutores utilizados e o arranjo deles na estrutura tem por finalidade, reduzir as

impedncias dos captores e aterramento, bem como, distribuir a corrente de

descarga entre condutores para evitar que algum possa se romper.

As emendas dos condutores devem ser em solda exotrmica ou conectores de

compresso, rebites ou parafusos. De acordo com Mamede (2012),deve haver umcondutor de descida em cada canto da estrutura sendo que, o espaamento entre os

condutores est em funo da escolha do nvel de proteo do SPDA.

A tabela abaixo descreve o espaamento mdio entre os condutores no naturais.


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Tabela 3: Espaamento mdio entre condutores de descida

Fonte: NBR5419

A seo mnima dos condutores de descida determinada considerando algumas

variveis como: nvel de proteo do SPDA, tipo de material do condutor de descida

e a bitola do captor. Segundo a norma NBR5419/2005, a tabela abaixo, relaciona

todas as variveis em questo:

Tabela 4: Seo mnima dos condutores de descida

Fonte: NBR5419/2005

5.4 Subsistema de Aterramento

O subsistema de aterramento composto de eletrodos instalados verticalmente ou

horizontalmente no solo, responsveis pela disperso da corrente eltrica

proveniente da descarga atmosfrica para o solo. A composio do subsistema de

aterramento formada por hastes, cabos e anis ou at mesmo a armao de aos

da prpria estrutura a proteger. Podem ser definidos como naturais aqueles que

utilizam a armao de ao vertical da prpria estrutura como aterramento. E no

naturais aqueles que utilizam cabos e eletrodos, de alta condutibilidade e especficos

para a composio do aterramento, Mamede (2012).

Mamede (2012), afirma que devem ser instalados a uma distncia de 1,0 m das

fundaes da estrutura a ser protegida, distribudos de forma uniforme ao longo das

estruturas, espaados entre si por uma distancia no inferior ao seu comprimento.


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A norma NBR 5419/2005 recomenda que a resistncia de aterramento seja inferior a

10 ohm, o suficiente para evitar sobretenses e centelhamento nas estruturas. A

mesma norma, ainda apresenta um grfico especificando o comprimento mnimo

dos eletrodos de aterramento em funo dos nveis de proteo e resistividade do

solo, conforme figura a seguir:

Figura 4: Comprimento dos eletrodos de aterramento em funo da resistncia do soloFonte: NBR 5419

Para solos de alta resistividade, necessrio que os eletrodos de aterramento sejam

instalados em maiores profundidades, at atingir os parmetros recomendados de

resistncia do sistema de aterramento (10 ohm). Para os nveis de proteo II a IV, o

comprimento mnimo do eletrodo independente da resistividade.

5.4.1 Ligaes equipotenciais

A ligao equipotencial consiste em uma barra condutora com o propsito de

interligar os elementos da estrutura, equalizando as diferenas de potencial quando

o volume a proteger submetido a uma descarga atmosfrica. Todos os elementos

constituintes do SPDA que obrigatoriamente devem estar conectados ao subsistema

de aterramento, so conectados a ele atravs dos pontos de ligaes

equipotenciais. A ligao deve estar contida dentro da caixa de inspeo, na parte

mais baixa da estrutura ou prxima ao quadro geral de distribuio, de forma a

facilitar seu acesso, Mamede (2012).


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A tabela abaixo apresenta a seco mnima dos condutores de equipotencializao,

NBR 5419.

Tabela 5 : Seo mnima dos condutores de equipotencializaoNveis de proteo Material Seo ( )

I - IV

Cobre 16

Alumnio 25

Ao 50

Fonte: NBR 5419/2005

6 FILOSOFIAS DE PROTEO

As filosofias de proteo so os mtodos como o projetista definir o arranjo e os

elementos que compem um sistema de SPDA. Segundo Mamede (2012), trs

filosofias de proteo so admitidos pela NBR 5419/2005: Mtodo Franklin, Mtodo

Faraday e Mtodo Eletrogeomtrico.

O processo de escolha da filosofia de proteo de um projeto de SPDA consiste emavaliar as caractersticas arquitetnicas da estrutura, analisandoas segundo sua

altura, rea total a proteger, materiais utilizados na construo e quanto existncia

de condies especiais, onde se faz necessrio a instalao de sistemas hbridos,

que utilizam mais de uma filosofia de proteo no mesmo volume a proteger.

(VISACRO, 2000).

6.1 Mtodo Franklin

Os projetos que utilizam o mtodo de Franklin so definidos com base nos clculos

de zona de proteo, nmero de condutores de descida, seo do condutor, nmero

de hastes verticais e resistncia da malha de terra. O mtodo Franklin consiste na

colocao de hastes verticais sobre a edificao ou prximos desta, de modo que a

edificao fique dentro do cone de proteo, de maneira que qualquer descarga que

possa atingir este cone seja captada pelo SPDA. (Mamede, 2012).


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O mesmo autor afirma que, para a determinao do volume a ser protegido, baseia-

se na variao do ngulo da geratriz com a vertical do cone. A altura do captor deve

ser calculada conforme as dimenses da edificao.

A tabela 1, da norma NBR5419/2005, apresenta a filosofia de proteo mais

apropriada de acordo com a altura da estrutura a proteger.

Tabela 6: Filosofia de proteo indicada de acordo com o a altura da estrutura

Fonte: NBR 5419/2005

Na tabela acima, verifica-se o ngulo de proteo correspondente, em funo da

altura do captor instalado e nvel de proteo exigido. Observa-se tambm que, em

estruturas com altura superior a 60 m, por norma, obrigatoriamente utiliza-se o

mtodo Gaiola de Faraday.

Mamede (2012), afirma que o mtodo de Franklin recomendado em estruturas

com elevada altura e pouca rea horizontal. Deste modo, h possibilidade de usar

um pequeno nmero de captores, tornando a viabilidade econmica do projeto.

6.2 Mtodo Faraday

O mtodo de Faraday constitudo de um conjunto de malha de condutores

eltricos nus, organizados sob a estrutura a ser protegida. Mamede (2012) afirma

que ao distribuir malhas metlicas sob a estrutura, o campo magntico se torna nulo

no interior desta malha, quando a mesma for submetida a uma descarga eltrica.

De acordo com Creder (2012), galpes com estrutura metlica formam naturalmentea gaiola de faraday, que devem ser devidamente aterrados para o escoamento das


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correntes eltricas. O mesmo autor tambm afirma que, o mtodo de Faraday

recomendado para o dimensionamento de SPDA de grandes edificaes, onde o

projeto da rede captora implica na utilizao de vrios mastros de captores. A figura

a seguir, demonstra o arranjo de uma proteo utilizando a filosofia do tipo faraday.

Figura 5 - Proteo do tipo FaradayFonte: CAVALIN (2006, p.378)

A distncia entre os mdulos de condutores, formado na parte superior da

edificao, est em funo do nvel de proteo desejado, conforme tabela abaixo:

Tabela : 7 Dimenso dos mdulos feitos em malhas de acordo com nvel de proteo

Fonte: MAMEDE (2012, p.509 )

6.3 Mtodo Eletrogeomtrico

Segundo Mamede (2012), o mtodo eletrogeomtrico consiste em fazer rolar uma

esfera fictcia, com raio pr-dimensionado em todos os sentidos e direes sobre otopo e fachadas da estrutura. Os pontos do segmento do crculo da esfera so


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utilizados como referncia para determinar as regies da estrutura, que podem ser

atingidas por descargas atmosfricas.

Creder (2012), afirma que se rolarmos vrias esferas por toda a rea de um volume

a ser protegido, constitudo de uma distribuio de captores, a esfera nunca poder

tocar em alguma parte da estrutura que no seja o captor. Logo, as partes que

eventualmente tocarem uma extremidade da edificao, so caracterizadas como

falhas de blindagem.

7 Metodologia

A metodologia utilizada para esta pesquisa dedutiva. Primeiramente realizou-se

um estudo minucioso da norma vigente NBR5419/2005, norma esta, aprovada por

um organismo reconhecido, que fornece para uso comum e repetitivo, regras,

diretrizes ou caractersticas para atividades relacionadas a sistemas de proteo de

descargas atmosfricas (SPDA).

A NBR5419/2005, fixa os requisitos mnimos exigidos nos estudos dos projetos, nas

instalaes de pra raios, bem como na escolha dos materiais a serem utilizados no

sistema de proteo.

Quanto aos meios de investigao, a fim de se obter base terica e esclarecimento

sobre o assunto em questo, foram feitas pesquisas bibliogrficas atravs da leitura

de livros de autores diversos, pesquisas em artigos acadmicos, revistas

especializadas e publicaes dispostas na internet, com objetivo de alcanar maiordinamismo na coleta de informaes para posteriormente, efetuar a compilao dos

recortes mais significativos para o presente trabalho.

Trata-se de uma pesquisa, quanto a abordagem, de carter quantitativo, a coleta de

dados se deu atravs do estudo de um projeto de SPDA deum galpo, estabelecido

em uma empresa siderrgica localizada na regio do Vale do Ao. Os projetos foram

utilizados na pesquisa, examinados os desenhos das plantas da estrutura,esquemas de interconexo dos condutores e memorial de clculo e descritivo, no


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qual consta todos os dados utilizados pelo engenheiro projetista. O estudo servir

como base para conhecer a filosofia de proteo utilizada, bem como a escolha do

nvel de proteo, subsistema de captores, subsistema de condutores de descida e

subsistema de aterramento, baseado nas necessidades peculiares do local de

consecuo deste projeto.

A organizao das informaes ocorreram da seguinte forma: foram reunidos dados

relativo localizao e caractersticas fsicas (altura da estrutura, materiais utilizados

na construo e natureza da construo) do volume a proteger e se o SPDA foi

construdo de maneira isolada ou no. Os dados correspondentes localizao

foram primeiramente analisados com base nas orientaes da NBR5419/2005(anexo B), para o entendimento sobre a necessidade de estabelecer um sistema de

proteo de descargas atmosfricas.

A definio dos subsistemas de captores, descidas e aterramento determinou-se de

acordo com as com as caractersticas da filosofia de proteo escolhida, utilizao

de sistemas naturais, ou no, ponderando entre eficincia da proteo e menor

custo.

Quanto aos fins, trata-se de uma pesquisa explicativa, cujo dados foram analisados

pautando-se na norma vigente NBR5419/2005, para compreenso das escolhas do

projetista.

8 Anlise de dados

O projeto de SPDA estudado foi estabelecido em uma empresa siderrgica, situada

na regio metropolitana do Vale do Ao. Trata-se de um projeto de galpo das

oficinas de manuteno e reparo, desenvolvido em junho de 2012, por uma empresa

terceirizada. A estrutura composta de galpo da oficina de modelagem, galpo da

rea de preparao, galpo da caldeiraria, escritrio da caldeira, subestao,

escritrio, depsito de resina e GLP. A estrutura total contm os seguintes

parmetros: Comprimento: 307 m, Largura: 123 m, altura 15 m e permetro 860 mdividida em duas quadras.


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Figura 6 Planta do projeto de SPDA em uma empresa siderrgica do Vale do Ao.

Fonte: Bando de dados da empresa.

8.1 Verificao da Necessidade da Proteo

Em todos os projetos de SPDA, necessrio que se desenvolva um estudo quejustifique a necessidade da implantao deste sistema de proteo. Atravs dos

dados referentes localizao da estrutura, utilizando o mapa isoceraunico foi

encontrado o ndice cerunico (Td) da regio, que 60. Aplicado o ndice na

equao Ng = 0,04 x 25,160 foi encontrado a densidade de descargas para a terra

igual a 6,7 descargas por 2Km ano.

Atravs dos dados referente s dimenses da estrutura determinou-se o risco deexposio da estrutura (Ae), ou a rea total a ser protegida utilizando a equao


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215151232153072123307 xxxxxxAe +++= resultando em 51367,5 2m .

A frequncia mdia anual de descargas (Nd) foi definida pela equao Nd = 6,7 x

51367,5 = 3,4 x 110 . Em seguida, determinaram-se os fatores de ponderao de

acordo com a tabela abaixo.

Tabela 8: Fatores de ponderao do projetoFator A Fbricas oficinas e laboratrios 1,0

Fator B Estruturas com cobertura metlica 1,7

Fator C Fabricas e oficinas que no contenham objetos suscetveis a danos 0,3

Fator D Estrutura prxima a poucas rvores ou estruturas de altura similar 1,0

Fator E Morros entre 300 m e 900 m 1,3

Fonte: Projeto de empresa regio Vale do Ao

Portanto a probabilidade ponderada Po = 3,4 x 110 x 1,0x1,7x0,3x1,0x1,3 =

2,23 x 110 [ 1/ano ]

Este o nmero de descargas que podero atingir a estrutura durante o ano. De

acordo com a NBR5419/2005 riscos > so inadmissveis. Logo, conclui-se que a

estrutura necessita de um SPDA.8.2 Definio do Nvel de Proteo

Os projetistas optaram por utilizar dois nveis de proteo na estrutura, sendo nvel

III nos galpes como um todo, e nvel I na subestao e sala eltrica, localizada

prxima aos galpes. A escolha est de acordo com a tabela B6 da NBR5419/2005.

A determinao em utilizar o nvel I na sala eltrica e subestao est em funo

destes locais, ao serem atingidos por uma descarga atmosfrica, provocarem

interrupo de servios essenciais e riscos de incndios, justificando ento uma

proteo de maior rigor e eficincia.

8.3 Definio da Filosofia de Proteo

Foram utilizadas duas filosofias de proteo, gaiola de faraday e eletrogeomtrico,

caracterizando um sistema de proteo hbrido que mescla as duas filosofias em um

s volume a ser protegido. As malhas (faraday) foram utilizados predominantemente


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no sistema de proteo dos galpes, restando a sala eltrica e a subestao, serem

protegidas pelo mtodo eletrogeomtrico.

Devido aos galpes possurem altura menor que 20 m e grande rea horizontal, a

proteo se torna economicamente mais vivel utilizando o mtodo de faraday, visto

que, utilizou-se a estrutura metlica de sustentao do telhado do galpo como parte

do sistema de captao. Caso fosse utilizado o mtodo de Franklin por exemplo,

tornaria o projeto extremamente oneroso, face a necessidade de instalao de uma

grande quantidade de hastes e condutores de interligao.

8.4 Projeto do Subsistema de Captao

Mtodo de faraday: Utilizam-se captores naturais, no isolados, aproveitando a

prpria estrutura metlica de sustentao do telhado. Para tanto, foram instalados

terminais areos de 600 mm em ao galvanizado sobre a cobertura, ligados

estrutura metlica espaadas no mximo, 6 em 6 metros, com finalidade de tornar

estes, os pontos preferenciais das descargas. Instalados nas estruturas da oficina de

modelagem, estocagem de madeira, rea de preparao e escritrio.

Captores no naturais em cabos de cobre nu de 35 mm, especificado em tabela,

juntamente com terminais areos distribudos a cada 6 metros para diminuir a

probabilidade da malha captora ser danificada nos pontos de impacto, foram

utilizados sobre a laje da sala eltrica e escritrio da caldeira.

Mtodo eletrogeomtrico: Utilizamse, captores no naturais, isolados atravs depostes de 10 m com captores Franklin em lato na proteo de nvel I tais como: do

deposito de resina, sala contendo gs GLP, cabine de distribuio e subestao.

8.5 Projeto do Subsistema de Descida

Para os condutores de descida no naturais, utilizam-se cabos de cobre nu 35

instalando uma descida a cada 20 m distribudas nas estruturas pertencentes a


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estocagem de modelos de madeira, arquivo tcnico, escritrio da caldeira e galpo

da modelagem.

Os condutores de descida naturais foram utilizados nos galpes da caldeiraria, ptio

de materiais e oficina de modelagem, aproveitando o pilar da estrutura de

sustentao do telhado, como meio de escoamento.

8.6 Projeto do Subsistema de Aterramento

O subsistema de aterramento foi constitudo de 140 hastes de aterramento verticais

copperweld 5/8 polegadas e 2,4 m de comprimento, interligadas entre si atravs deuma malha constituda de cobre nu com 95 , distribuda dentro de uma vala de

500 mm de profundidade e 300 mm de largura. As hastes foram instaladas

respeitando o afastamento mnimo entre elas, igual ao seu comprimento e a uma

distncia de 1 m da fundao da edificao.

O aterramento eltrico, telefnico e as ferragens estruturais, foram devidamente

conectados atravs da ligao equipotncial para evitar diferenas de potenciaisentre os sistemas.

9 Concluso

Conclui-se que, nada em termos prticos pode ser feito para impedir a incidncia de

uma descarga atmosfrica em uma determinada regio. Assim sendo, as solues

apresentadas buscam to somente minimizar os efeitos destruidores a partir deinstalaes adequadas de captao e conduo segura da descarga para a terra.

Seguindo a metodologia apresentada no presente artigo, possvel desenvolver um

projeto de sistema de proteo de descargas atmosfricas eficiente, racionalizando

custos e mantendo o nvel de segurana adequado.

Ressalta-se a grande oportunidade de enriquecimento de cunho terico obtidoatravs dos estudos do projeto de SPDA, desenvolvido em uma empresa siderrgica


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no Vale do Ao, tendo servido como exemplo de aplicao da ordem metodolgica

exposta no presente trabalho.

de fundamental importncia que, aps a instalao do SPDA, haja uma

manuteno peridica anual para garantir a confiabilidade do sistema. So tambm

recomendadas, vistorias preventivas aps reformas que possam alterar o sistema ou

quando a edificao for atingida por descarga direta.

Recomenda- se o estudo minucioso da norma NBR 5419/2005 para maiores

esclarecimentos sobre o desenvolvimento de um projeto de SPDA.

REFERNCIAS

ABNT NBR 5419/2005. Proteo de Estruturas contra Descargas Atmosfricas.

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GRASIELE, Maia. Desvendando os fascnios do raio. So Paulo, nov.2010.Seoartigos. Disponvel em:

Acesso em: 25 set. 2012.

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