Instalações Elétricas-SPDA Para Projetistas

Instalações Elétricas-SPDA Para Projetistas

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Edição 4

Dezembro / 2003 Fonte: NBR-5419 / 2001 da ABNT

TERMOTÉCNICA IND. COM. LTDAData:20/12/03Página:1 / 9 Rua Zito Soares, 46 - Jardinópolis - Anel Rodoviário - CEP: 30532_260 - Belo Horizonte - MG

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Este trabalho tem como objetivo levar ao conhecimento de projetistas, engenheiros e outros interessados no assunto, algumas orientações técnicas e práticas sobre a implantação de Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas, baseado em nossa larga experiência de instalação, fabricação , projeto e consultoria técnica. Foi usada uma linguagem acessível para facilitar o entendimento de leigos e pessoas com poucos conhecimentos na área elétrica.

As orientações aqui contidas foram embasadas nas Normas Técnicas NBR5419 / 2001 . Recomendamos que a norma seja lida, antes de se iniciar qualquer projeto.

A fim de se evitar falsas expectativas sobre o sistema de proteção, gostaríamos de fazer os seguintes esclarecimentos:

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

2 - 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.

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

4 - Somente os projetos elaborados com base em disposições destas normas podem assegurar uma instalação dita eficiente e confiável. Entretanto, esta eficiência nunca atingirá os 100 % estando, mesmo estas instalações, sujeitas a falhas de proteção. As mais comuns são a destruição de pequenos trechos do revestimento das fachadas de edifícios ou de quinas da edificação ou ainda de trechos de telhados.

5 - Não é função do sistema de pára-raios proteger equipamentos eletro-eletrônicos (comando de elevadores, interfones, portões eletrônicos, centrais telefônicas, subestações, etc ), pois mesmo uma descarga captada e conduzida a terra com segurança, produz forte interferência eletromagnética, capaz de danificar estes equipamentos. Para sua proteção, deverá ser contratado um projeto adicional, específico para instalação de supressores de surto individuais (protetores de linha).

6 - Os sistemas implantados de acordo com a Norma , visam a proteção da estrutura das edificações contra as descargas que a atinjam de forma direta, tendo a NBR-5419 da ABNT como norma básica.

7 - É de fundamental importância que após a instalação haja uma manutenção periódica anual a fim de se garantir a confiabilidade do sistema. São também recomendadas vistorias preventivas após reformas que possam alterar o sistema e toda vez que a edificação for atingida por descarga direta.

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O raio é um fenômeno da natureza que desde os primórdios vem intrigando o homem, tanto pelo medo provocado pelo barulho, quanto pelos danos causados.

Para algumas civilizações primitivas o raio era uma dádiva dos deuses, pois com ele quase sempre vêm as chuvas e a abundância na lavoura. Para outras civilizações era considerado como um castigo e a pessoa que morria num acidente de raio , provavelmente havia irritado os Deuses sendo o castigo merecido. Havia também civilizações que glorificavam o defunto atingido por um raio, pois ele havia sido escolhido entre tantos seres humanos , com direito a funeral com honras especiais.

Após tantas civilizações o homem acabou descobrindo que o raio é um fenômeno de natureza elétrica e por isso deve ser conduzido o mais rapidamente possível para o solo, a fim de minimizar seus efeitos destrutivos.

O primeiro cientista a perceber que se tratava de um fenômeno elétrico foi Benjamin Franklin ( 1752 ), que na época afirmou que após a colocação de uma ponta metálica em cima de uma casa, esta atrairia os raios para si e a edificação estaria protegida contra raios, caindo estes na ponta metálica.

Após alguns anos, tomou conhecimento de edificações que tinham sido atingidas e o raio não havia caído na ponta metálica. Assim sendo, reformulou sou teoria e afirmou que a ponta metálica seria o caminho mais seguro para levar o raio até o solo com segurança caso a ponta seja atingida por um raio. A partir daí começou-se a definir a região até onde esta ponta teria influência ( séc. XVlll - Gay Lussac ) e começou-se as esboçar os primeiros cones de proteção , cuja geratriz era função de um ângulo pré definido, resultando num cone com um raio de proteção.

Este ângulo foi reduzido com o passar dos anos e hoje é função do grau de exposição da edificação, bem como dos riscos materiais e humanos envolvidos. Para edificações residênciais até 20 m de altura o ângulo é de 45 graus, veja como definir o ângulo de proteção, na figura abaixo:

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Os raios são produzidos por nuvens do tipo “cumulu-nimbus” e se formam por um complexo processo interno de atrito entre partículas carregadas. Á medida que o mecanismo de auto produção de cargas elétricas vai aumentando, dá-se origem a uma onda elétrica que parte da base da nuvem em direção ao solo buscando locais de menor potencial , ficando sujeita a variáveis atmosféricas, tais como pressão, temperatura, etc, definindo assim uma trajetória ramificada e aleatória.

Essa primeira onda caracteriza o choque líder (chamado de condutor por passos) que define sua posição de queda entre 20 a 100 metros do solo. A partir deste primeiro estágio o primeiro choque do raio deixa um canal ionizado entre a nuvem e o solo que dessa forma permitirá a passagem de uma avalanche de cargas com corrente de pico em torno de 20 KA.

Após esse segundo choque violento de cargas passando pelo ar, provoca-se o aquecimento deste meio até 30.0 ºC, provocando a expansão do ar (trovão).

Neste processo os elétrons retirados das moléculas de ar, retornam, fazendo com que a energia absorvida pelos mesmos na emissão, seja devolvida sob a forma de luz(relâmpago). Na maioria dos casos este mecanismo se repete diversas vezes no mesmo raio.

Com a nova edição da norma de pára-raios, NBR5419, datada de 2001 a eficiência dos Sistemas de

Proteção foi substancialmente aumentada, não deixando nada a desejar em relação a normas de outros países, inclusive pelo fato desta ter tido a norma IEC como referência.

Atualmente existem três métodos de dimensionamento:

1) Método Franklin, porém com limitações em função da altura e do Nível de proteção (ver tabela); 2)Método Gaiola de Faraday;

3) Método da Esfera Rolante, Eletrogeométrico ou Esfera Fictícia.

O método Franklin, devido às suas limitações impostas pela Norma passa a ser cada vez menos usado em edifícios sendo ideal para edificações de pequeno porte.

O método da esfera Rolante é o mais recente dos três acima mencionados e consiste em fazer rolar uma esfera , por toda a edificação. Esta esfera terá um raio definido em função do Nível de Proteção,

Os locais onde a esfera tocar a edificação são os locais mais expostos a descargas. Resumindo poderemos dizer que os locais onde a esfera toca, o raio também pode tocar , devendo estes serem protegidos por elementos metálicos (captores Franklin ou condutores metálicos).

Com o intuito de ganhar dinheiro às custas de pessoas leigas ou desatualizadas, alguns fabricantes divulgam captores com ângulos majorados ( tipo 80º ou mais), dispositivos artificiais e até filosofias patéticas para tentar ganhar o espaço deixado pelos captores radioativos, que estão com sua fabricação proibida pela CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear).

Nenhum outro método de proteção que não seja normalizado deverá ser levado a sério. As normas da ABNT são documentos exigidos também pelo código de defesa do consumidor.

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EXEMPLO DA PROTEÇÃO EM EDIFICAÇÕES BAIXAS Método da esfera Rolante

Tem como função receber as descargas que incidam sobre o topo da edificação e distribuí-las pelas descidas.

É composta por elementos metálicos, normalmente mastros ou condutores metálicos devidamente dimensionados.

Recebem as correntes distribuídas pela captação encaminhando-as o rapidamente para o solo.

Para edificações com altura superior a 20 metros têm também a função de receber descargas laterais, assumindo neste caso também a função de captação devendo os condutores ser corretamente dimensionados para tal.

No nível do solo as descidas deverão ser interligadas com cabo de cobre nu 50mm2.

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Os anéis de cintamento assumem duas importantes funções.

A primeira é equalizar os potenciais das descidas minimizando assim o campo elétrico dentro da edificação.

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