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LocalExposiçãoTensão (kV)Corrente (kA)Impedância (ohms)

LocalExposiçãoTensão (kV)Corrente (kA)Impedância (ohms)

Tabela 2- Valores usuais para onda combinada.

n Fazer o aterramento em anel ou emanel com hastes verticais para que a distribuição do potencial no terreno seja mais "suave".

n Um revestimento do terreno com uma camada de concreto ou asfalto de pelo menos 5cm reduz as correntesque podem passar pelo corpo das pessoas que estejam em área abertadurante as trovoadas.

n Afastar as pessoas das descidas, aumentar o número de descidas, diminuir a indutância das descidas e revestir o solo como indicado acima.

Com isto os riscos a que as pessoas estão sujeitas são reduzidos ao mínimo.

4.2 O valor da resistência

A norma NBR-5419.1993 fixa em 10Ω o valor máximo de referência. Este é o valor que se deve procurar atingir. Reconhece-se que em terrenos de alta resistividade é difícil conseguir valores dessa ordem. Para baixar a resistência, deve-se:

nFazer um tratamento das hastes verticais, instalando-as dentro de furos de 30cm de diâmetro, com a profundidade da haste, preenchidoscom bentonita.

n Aumentar o número de hastes em paralelo, o que, muitas vezes não é prático . Com o tratamento consegue-se reduzir a resistência de 30,40 ou 50% do valor original sendo melhores os resultados para os valores mais altos.

4.3 A medição da resistência de terra

Quando se mede a resistência de terra de um sistema de aterramento, instalando-se sonda auxiliar de corrente a uma distância grande (maior que de 10 a 20 vezes a dimensão máxima da malha) e variando a posição da sonda de tensão obtém-se uma curva cujo aspecto típico é o seguinte:

Não tem significado, pois, na medição a distâncias pequenas, estaremos no trecho inicial da curva e nunca saberemos o valor real da resistência de terra. Este é o caso da medição da resistência de terra dos anéis em torno dos prédios.

5. A blindagem das instalações

Para reduzir os campos eletromagnéticos gerados pelos raios e que podem causar sobretensões nas fiações ou diretamente nos aparelhos e equipamentos , deve-se instalar os condutores dentro de canaletas ou leitos de cabos metálicos contínuos e aterrados; se essas canaletas ou leitos forem fechadas a blindagem será maior; o mesmo resultado se obtém instalando as fiações dentro de eletrodutos metálicos contínuos e aterrados. A ferragem das telhas de concreto protendido ou das lajes de concreto armado também oferecem uma certa blindagem, diminuindo as tensões induzidas nas fiações.

No caso da alimentações dos EES (equipamentos eletrônicos sensíveis) ou de linhas de dados é recomendável usar uma boa blindagem como recomendado acima. É recomendável, pois, aterrar todas as canaletas, calhas, dutos e eletrodutos metálicos, e fechar aquelas com linhas de dados, telefonia ou de alimentação de EES.

5.1 Influência da ferragem do concreto armado na blindagem das instalações.

Quando a ferragem do concreto armado é amarrada, conectada ou soldada de modo a se ter uma malha (gaiola) metálica envolvendo o edifício tem-se uma blindagem natural que vai reduzir os campos magnéticos e portanto as tensões induzidas nos condutores. Se essa gaiola for usada como parte do sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) como é a tendência atual , as correntes dos raios passarão ao longo de seus condutores.

Embora ainda não haja um procedimento de cálculo da atenuação obtida com essa Gaiola é possível fazer uma estimativa.

O projeto 81/1312-2 da IEC dá uma indicação para essa estimativa, comparando a blindagem de uma estrutura de concreto armado com a obtida por uma proteção pelo nível I, na qual os condutores de descida de 8mm de diâmetro estão afastados de uma distância de 10m.

Assim, obtém-se uma melhoria de 5,8dB ou uma blindagem 615 vezes melhor, se as paredes tiverem barras de 12mm de diâmetro distanciadas de 10 cm. Se a distância for aumentada para 20 cm e as barras para 18mm de diâmetro o ganho será de 47,5dB ou 237 vezes. Se a distância entre as barras for aumentada para 1m usando-se barras de 50mm de diâmetro a melhoria será de 24,2 dB ou 16,2 vezes. É interessante observar que as normas de telefonia pedem que a proteção dos edifícios prontos que devam receber novas centrais telefônicas seja feito no nível I incrementado (com distância entre as descidas de 2,5m ou menos ao invés dos 10m, como pedem a IEC 1024 e a NBR 5419.1993 para o nível I).

Em um prédio que vá abrigar Equipamentos Eletrônicos Sensíveis (EES) é possível em casos especiais instalar telas de fios soldados (TELCON) interligadas à ferragem das vigas, colunas e lajes e com isso obter reduções maiores que as indicadas acima.

Em um prédio pronto deve-se aumentar o número de descidas.

5.2 Influência da topologia

Quando se tem em uma instalação dois ou mais EES alimentados por linhas de força e linhas de dados (ou de sinal) é possível, por uma melhoria da topologia reduzir a área envolvida e portanto as tensões induzidas.

Assim, por exemplo, as fiações de dados e de força de um computador deverão correr próximas uma da outra para reduzir a área entre elas; a proximidade não pode ser muito grande pois poderá haver perturbação nos sinais pelo campo magnético gerado pela corrente do condutor de força. As letras nos monitores ficariam " tremendo" e dificultando ou mesmo impossibilitando a leitura. Um afastamento de 30 cm é considerado satisfatório. O mesmo se pode dizer para uma instalação de um televisor em que o cabo da antena desce muito afastado da linha de força.

Nota:

Chamamos a atenção para o fato de que a proteção pelo método da gaiola não assegura que o campo será nulo em todo o interior da estrutura como em geral se admite. De fato, quando a gaiola é atingida por um raio, o campo só será nulo se a corrente se distribuir uniformemente por todos os condutores da gaiola e assim mesmo só no centro da gaiola. Devemos nos preocupar com as vizinhanças dos condutores da gaiola porque em torno deles haverá um campo magnético que poderá induzir tensões em condutores paralelos a eles. Assim, as fiações que correrem paralelas aos condutores de descida ou aos condutores de uma malha instalada na cobertura devem ser instalados dentro de tubulações ou calhas metálicas aterradas como indicamos acima. De qualquer maneira, o risco às pessoas é desprezível.

6. Proteção dos circuitos de força e de telefonia 6.1.Circuitos em média tensão.

Estes circuitos estão normalmente protegidos por pára-raios de 12kV, 5kA os quais eram até pouco tempo atrás do tipo válvula com centelhador mas atualmente estão sendo trocados por outros do tipo sem centelhador com varistor de ZnO.

Algumas concessionárias, em alguns circuitos, utilizam pára-raios de 10kA que apresentam um melhor nível de proteção e uma maior durabilidade, mas na maioria dos casos eles não apresentam muita vantagem em relação àqueles de 5 kA. Os pára-raios de media tensão deixam passar surtos de tensão da ordem de 40 a 50kV os quais pela capacitância parasita entre os enrolamentos do transformador passam para o secundário com valores da ordem de 4 a 6kV. Como tensões desta ordem de grandeza não são suportadas por aparelhos mais sensíveis, torna-se necessário instalar protetores também na B.T. dos transformadores. Há também o risco de serem induzidos surtos de tensão diretamente nos circuitos secundários, quando estes são longos e expostos aos campos gerados pelos raios (quer sejam circuitos aéreos, quer sejam subterrâneos e não estejam dentro de tubulações metálicas aterradas).

6.2.Circuitos em Baixa Tensão.

A condições iniciais para uma adequada proteção interna são:

n As barras de Neutro (N) e proteção (PE ou T) devem estar interligadas e aterradas, na origem da instalação n Deve haver um Terminal de Aterramento Principal (TAP ou LEP ou ainda BAP) no qual devem estar interligados os N e PE assim como toda tubulação metálica que entre na edificação e os terminais terra dos protetores. Do TAP deve sair uma só ligação ao aterramento geral da instalação que na maioria dos casos é o anel de aterramento.

n A tensão entre o N e o PE nos quadros de distribuição deve ser inferior a 1 (de preferência) ou 2 Volts se houverem EES ligados a esses quadros. Quando as tensões são altas é porque está havendo um desequilíbrio muito grande entre as cargas ou quando o condutor de Neutro não está devidamente dimensionado. A conseqüência é o aparecimento de ruídos nos Computadores ou outros EES.

Se as tensões forem muito mais altas é porque há algum erro de instalação e se forem nulas é porque em algum ponto o N e o PE estão interligados.

n Na entrada da instalação de telefonia deve haver um TAT (terminal de aterramento de telecomunicações) aonde deve estar ligados a blindagem do cabo telefônico, os terras dos protetores instalados no DG(Distribuidor Geral), e as estruturas dos quadros, painéis, leitos e demais componentes metálicos. Este TAT deverá estar ligado ao TAP.

6.3 A escolha dos protetores de força

Uma vez decidido que se deva fazer a proteção dos circuitos secundários, a escolha das características nominais dos vários dispositivos à disposição deve ser feita de acordo com o grau de exposição da instalação, com o nível de trovoadas da região (nível cerâunico), com a posição do componente no circuito e com a suportabilidade do equipamento que se deseja proteger. Assim é que os dispositivos que estejam mais perto das fonte serão de maior capacidade que os seguintes e os mais próximos da carga deverão apresentar o melhor nível de proteção. É a proteção escalonada. As normas americanas e européias coincidem neste ponto, divergindo no modo de escalonar os dispositivos. A norma mais antiga é a ANSI C 47.62 enquanto a da IEC está em fase final de projeto. Será uma complementação da IEC 1024-I que serviu de base para a NBR-5419.1993.

Na saída dos transformadores são especificados pára-raios de 40 ou 50 kA (que pelo projeto da IEC são designados pára-raios de corrente) nos quadros de distribuição são usados protetores de 8 a 10kA e junto às cargas mais sensíveis são especificados supressores de surto de 2 a 4 kA. É preciso que entre dois dispositivos de proteção existam pelo menos 15 metros de condutor para que o instalado mais longe da fonte não atue antes e tenha que descarregar correntes acima de sua capacidade. Note-se que a corrente nominal dos protetores de baixa tensão é a corrente que ele é capaz de escoar uma única vez.

Para outras corrente menores o fabricante fornece uma curva de durabilidade; costuma-se escolher a corrente que ele é capaz de escoar um número elevado de vezes em relação à probabilidade de ocorrência dessa corrente.

6.4 Proteção de telefonia e proteção de cabos de dados

As centrais telefônicas eletrônicas têm uma suportabilidade aos surtos muito mais baixa que as antigas centrais eletromecânicas. Por esse motivo não se pode usar para protegê-las os tradicionais módulos que contêm somente centelhadores a gás ou estes com bobinas térmicas, os quais reduzem os surtos a valores da ordem de 700 a 800V. Para este tipo de central são usados protetores híbridos com um centelhador e um varistor ou centelhador e diodo de surto (Transzorb ou TAZ ou ainda Tranzil). Mais recentemente surgiram no mercado módulos protetores totalmente de estado sólido, com um ou dois componentes (tiristores). Com os híbridos ou com os de estado sólido as tensões são reduzidas a valores da ordem de 200 a 300V ou ainda menos, dependendo da tensão de operação.

Os módulos MPH 160 padrão Telebrás satisfazem às condições de proteção das centrais eletrônicas. É preciso sempre verificar os componentes dos módulos encontrados nos representantes e distribuidores pois frequentemente encontram-se módulos de mesma cor mas com componentes muito diferentes. É melhor comprar sempre diretamente do fabricante, o qual responde pelo produto.

Estes módulos devem ser instalados no DG, nos troncos e nos ramais que saiam para fora do prédio da administração. Quando as linhas de pares telefônicos vão para outros prédios deve-se instalar protetores análogos nas entradas dos prédios ou junto aos aparelhos, com os terminais terra ligados ao TAP ou ao condutor PE mais próximo, no prédio. Se não houver um quadro com a base para os módulos e forem poucas linhas, existem protetores com os mesmos componentes para 2 a 6 ou 8 linhas.

Para as linhas de dados a filosofia é a mesma: usamse protetores híbridos mas aqui , com três componentes, a saber: um centelhador para descarregar a maior parte da energia do surto, um varistor para abaixar a tensão que o centelhador deixou passar e um diodo de surto para dar a proteção fina.

Como os componentes de informática trabalham com tensões baixas (5 a 25Volts) consegue-se um nível muito bom de proteção fina, cerca de 10 % acima da tensão de operação. Esses protetores são fabricados para cabos coaxiais ou pares de condutores telefônicos em peças para dois ou quatro condutores ( um ou dois pares).

6.5 A proteção da câmeras de TV para vigilância

As câmeras de TV ficam em posição muito exposta às descargas atmosféricas diretas e aos efeitos indiretos das descargas que caem nas proximidades , num raio de 1 a 2 quilômetros.

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