MÉTODO ELETROGEOMÉTRICO NA PROTECÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

MÉTODO ELETROGEOMÉTRICO NA PROTECÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

(Parte 1 de 3)

UNIVERSIDADE ÓSCAR RIBAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E TELECOMUNICAÇÕES

APLICAÇÃO DO MÉTODO ELETROGEOMÉTRICO

NA PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

César Paulino Minher

Curso: Engenharia Eletromecânica

Disciplina: Operação e Proteção de Sistemas Elétricos de Potência

IV Ano

Ano Letivo 2013

LUANDA, JULHO DE 2013

UNIVERSIDADE ÓSCAR RIBAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E TELECOMUNICAÇÕES

APLICAÇÃO DO MÉTODO ELETROGEOMÉTRICO

NA PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

César Paulino Minher

Relatório sobre a Aplicação do Método Eletrogeométrico na Proteção Contra Descargas Atmosféricas, apresentado em equivalência ao exame final da Disciplina de Operação e Proteção de Sistemas Elétricos de Potência.

A docente

Aylema Munoz González

“Dirão que eu, não tendo formação literária, não posso expressar em palavras, de forma adequada, o que desejo tratar. Mas não sabem que meus temas devem ser tratados mais pela experiência do que pelas palavras”

Leonardo da Vinci

RESUMO

Os efeitos destrutivos dos raios ainda são uma realidade um pouco por todo o mundo, apesar da maioria poder ser evitados.

O presente Relatório tem como objetivo apresentar medidas de segurança contra descargas atmosféricas, a partir da instalação de um Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA) através de Pára-raios, bem como os seus variados métodos de proteção, dando maior ênfase ao Método Eletrogeométrico. Será apresentada uma descrição, de forma introdutória, sobre as descargas atmosféricas e os fatores que estão na base da sua origem. Será também feita uma menção acerca do raio atmosférico, que constitui um sinal resultante de uma descarga, dirigido a terra, bem como os seus efeitos danosos em estruturas, tanto naturais quanto arquitetônicas e, sobretudo, em seres vivos.

Serão mostradas, em anexo, tabelas (ANEXO A) e figuras (ANEXO B), de modo a auxiliar no entendimento do assunto. No ANEXO C é dado um exemplo dos passos e cuidados a ter para a elaboração de um projeto de Proteção.

Palavras-chaves: Descarga atmosférica; Raio atmosférico; Sistema de Proteção; Pára-raios.

ÍNDICE

Resumo....................................................................................................................................

iii

Capítulo 1 – Introdução...........................................................................................................

2

1.1 - Considerações Gerais...................................................................................................

2

1.2 – Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (Proteção por Pára-raios)........

4

1.2.1 – Tipos de Proteção................................................................................................

5

1.3 – Definições importantes................................................................................................

5

Capítulo 2 - Respostas das questões fixadas............................................................................

7

2.1 – Processo de Formação das Descargas Atmosféricas...................................................

7

2.2 – Efeitos do raio sobre os seres vivos............................................................................

8

2.2.1 - Tensão de Passo...................................................................................................

8

2.2.3 - Tensão de Toque..................................................................................................

8

2.3 - Funções do SPDA e seus Componentes......................................................................

8

2.3.1 – Funções................................................................................................................

8

2.3.2 – Componentes.......................................................................................................

8

2.3.2.1 - Subsistema de captação.....................................................................................

9

2.3.2.2 - Subsistema de descida.......................................................................................

9

2.3.2.3 - Subsistema de aterramento................................................................................

9

Capítulo 3 - Métodos de Proteção de Estruturas Contra descargas Atmosféricas..................

11

3.1 – Introdução...................................................................................................................

11

3.1.1 - Método Franklin...................................................................................................

11

3.1.2 - Método da Gaiola de faraday..............................................................................

11

3.1.3 - Método eletrogeométrico.....................................................................................

11

3.2 – O Método eletrogeométrico na Proteção Contra Descargas Atmosféricas................

12

3.2.1 - Aplicação do método eletrogeométrico...............................................................

13

3.2.2 - Volume de proteção de um captor vertical com h R.........................................

13

3.2.3 - Volume de proteção de um captor vertical com h > R.........................................

14

Capítulo 4 - Conclusão e Sugestões.........................................................................................

15

4.1 – Conclusão....................................................................................................................

15

4.2 – Sugestões.....................................................................................................................

16

Bibliografia..............................................................................................................................

17

Anexo A – Lista de tabelas......................................................................................................

18

Anexo B - Lista de figuras......................................................................................................

21

Anexo C – Exemplo de elaboração de um projeto..................................................................

22

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

Neste capítulo serão apresentadas algumas considerações gerais sobre a descarga atmosférica, a fenomenologia do raio atmosférico, o Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA), bem como algumas definições importantes de modos a garantir uma melhor compreensão acerca do assunto a abordar.

    1. - Considerações Gerais

A Descarga Atmosférica consiste em uma descarga elétrica de origem atmosférica entre uma nuvem e a terra ou entre nuvens, consistindo em um ou mais impulsos de vários quiloamperes.

A descarga atmosférica (raio) é um fenômeno da natureza absolutamente imprevisível e aleatório, tanto em relação as suas características elétricas (intensidade de corrente, tempo de duração, etc.), como em relação aos efeitos destruidores decorrentes de sua incidência sobre as edificações.

Nada em termos práticos pode ser feito para se impedir a "queda" de uma descarga em determinada região. Não existe "atração" a longas distâncias, sendo os sistemas prioritariamente receptores. Assim sendo, as soluções internacionalmente aplicadas buscam tão somente minimizar os efeitos destruidores a partir da colocação de pontos preferenciais de captação e condução segura da descarga para a terra.

Raio atmosférico:Um dos impulsos elétricos de uma descarga atmosférica para a terra.

Índice Ceráunico (IC): Número de dias de trovoada, em determinado lugar, por ano.

Densidade de Raios (DR): Quantidade de raios que caem por ano em 1km2 de área.

DR = 0,0024 IC1,63

Magnitude de corrente de um Raio

0,1% excedem 200.000 Amperes.

0,7% excedem 100.000 Amperes.

6% excedem 60.000 Amperes.

50% excedem 15.000 Amperes.

Efeitos dos raios

Térmicos;

Tensões induzidas;

Sobretensões;

Principais prejuízos causados:

Incêndios em florestas, campos e prédios;

Destruição de estruturas e árvores;

Colapso na rede de energia elétrica;

Interferência na rádio transmissão;

Acidentes na Aviação e embarcações marítimas;

Acidentes nas torres de poços e plataformas marítimas de petróleo;

Mortes em seres humanos e animais.

Locais a serem evitados durante a ocorrência de tempestades

Picos de colinas.

Topo de construções.

Campos abertos, campos de futebol.

Estacionamentos.

Piscinas, lagos e costas marítimas.

Sob árvores isoladas.

1.2 - Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (Proteção por Pára-raios)

SPDA: Sistema completo destinado a proteger uma estrutura contra os efeitos das descargas atmosféricas. É composto de um sistema externo e de um sistema interno de proteção.

  • sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas:Sistema que consiste em subsistema de captores, subsistema de condutores de descida e subsistema de aterramento.

  • Sistema interno de proteção contra descargas atmosféricas:Conjunto de dispositivos que reduzem os efeitos elétricos e magnéticos da corrente de descarga atmosférica dentro do volume a proteger.

NOTA: Em casos particulares, o SPDA pode compreender unicamente um sistema externo ou interno.

A implantação e manutenção de sistemas de proteção (pára-raios) são normalizadas internacionalmente pela IEC (International Eletrotecnical Comission) e em cada país por entidades próprias como a ABNT (Brasil), NFPA (Estados Unidos) e BSI (Inglaterra).

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