1 Eng. Ronaldo Kascher Moreira, Dr. Setembro de 2015.

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1 1 Eng. Ronaldo Kascher Moreira, Dr. Setembro de 2015

2 2 Proteção contra descargas atmosféricas Nova 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 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.

3 3 As medidas práticas para proteção são apresentadas em dois grupos: –NBR 5419-3 → Medidas de proteção para reduzir danos físicos e perigo à vida na estrutura. –NBR 5419-4 → Medidas de proteção para reduzir falhas de sistemas eletroeletrônicos.

4 4 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

5 5 Fontes de Danos Devido às Descargas Atmosféricas Descarga na Estrutura S1 I Estrutura Descarga Próxima a Estrutura S2 d I Estrutura Surtos com origem interna

6 6 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

7 7 MEDIDAS DE PROTEÇÃO As medidas de proteção são necessárias para reduzir os riscos, de acordo com o tipo de dano. As medidas de proteção atendem a: www.kascher.com.br Redução de falha dos sistemas elétricos e eletrônicosRedução de danos físicosRedução de lesões a seres vivos devido à choque elétrico

8 8 MEDIDAS DE PROTEÇÃO Para a...... as medidas incluem: –Isolação adequada de componentes condutivos expostos; –Equipotencialização através de sistema de malha de aterramento; –Restrições físicas e avisos; –Ligação equipotencial (LE). www.kascher.com.br Redução de lesões a seres vivos devido à choque elétrico

9 9 MEDIDAS DE PROTEÇÃO Para a...... as medidas incluem: –Instalação de SPDA composto de: Subsistema de captação, subsistema de descida e subsistema de aterramento Ligação equipotencial (LE) Isolação elétrica com componentes do SPDA externo, caso necessário. www.kascher.com.br Redução de danos físicos

10 10 Para a...... as medidas incluem: –Medidas do aterramento e equipotencialização –Blindagem magnética –Roteamento da fiação –Interfaces isolantes –Sistema de DPS coordenado Redução de falha dos sistemas elétricos e eletrônicos MEDIDAS DE PROTEÇÃO www.kascher.com.br

11 11 MEDIDAS DE PROTEÇÃO A seleção das medidas de proteção mais adequadas à estrutura deve ser balizada pela NBR 5419-2 – Gerenciamento de Risco. www.kascher.com.br

12 12 CRITÉRIOS BÁSICOS PARA PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS Sistema ideal: estrutura dentro de uma caixa metálica compondo uma blindagem, contínua, onde as linhas entrantes na estrutura são devidamente interligadas à blindagem no ponto de entrada. www.kascher.com.br

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33 33 ZPR 2 O Conceito de Zonas de Proteção Estrutura r ZPR 0A ZPR 1 ZPR 0B Aterramento SPDA Externo

34 34 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

35 35 MEDIDAS DE PROTEÇÃO SÃO NECESSÁRIAS ? QUAIS MEDIDAS? ANÁLISE DE RISCO Parte2: Gerenciamento de risco

36 36 RISCO PROVÁVEL PERDA MÉDIA ANUAL EM UMA ESTRUTURA DEVIDO ÀS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DEFINIÇÃO DA NORMA Parte2: Gerenciamento de risco

37 37 VALOR DO RISCO DEPENDE DE N úmero anual de raios P robabilidade de dano L -Quantidade média de perda Parte2: Gerenciamento de risco

38 38 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

39 39 FONTE DE DANO DANO PERDA RISCO INTERPRETAÇÃO DOS TERMOS

40 40 EXPLICAÇÃO DE TERMOS D3: Falhas de dispositivos eletroeletrônicos D1: Ferimentos a seres vivos. D2: Danos físicos a estrutura.

41 41 Fonte: globoesporte.globo.com

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43 43 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

44 44 FATO EXISTÊNCIA DA POSSIBILIDADE DE PERDA

45 45 –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.

46 46 GERENCIAMENTO DE RISCO

47 47 PROTEÇÃO SISTEMAS INTERNOS A proteção contra LEMP visando a redução de falha dos 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 BlindagemRotas de cabosUso de infraestruturaDefinição de ZPRs Etc. NBR 5419-4

48 48 www.kascher.com.br Estrutura Raio na estrutura Linhas Aterramento Descida Captação Raio próx. linha Raio na linha Raio próx. estrutura Linhas Sala interna DPS r – raio da esfera rolante s – distancia de segurança para campos elevados O – equipotencialização através de DPS

49 49 A DESCARGA ATMOSFÉRICA QUE INCIDE NO SÍTIO DA INSTALAÇÕES (DESCARGAS DIRETAS – S1) ESTAÇÕES DE TELECOMUNICAÇÕES DESCARGA ATMOSFÉRICA NA TORRE INTERAÇÃO ELETROMAGNÉTICA COM AS INSTALAÇÕES - -

50 50 Acoplamento de transitórios elétricos Rotas 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 ipip ipip ipip ipip 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 Equipamento

51 51 Acoplamento de transitórios elétricos Rotas de cabos de alimentação e sinal formando loop com área reduzida devido à mudança de roteamento dos cabos Prédio SPDA Condutor PE descarga SPDA ipip ipip ipip ipip 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 ipip

52 52 Acoplamento de transitórios elétricos Rotas 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 solicitações elétricas aos equipamentos SPDA Condutor PE descarga Terra Geral Zt ipip ipip ipip ipip Fluxo magnético Condutor de Sinal DDP controlada (caso a infra seja interligada aos racks Corrente de loop pela blindagem (infraestrutura) DDP Equipamento Infra metálica interligada

53 53 ZPR 2 O Conceito de Zonas de Proteção Estrutura r ZPR 0A ZPR 1 ZPR 0B Aterramento SPDA Externo

54 54 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;

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57 57 Aterramento e equipotencialização

58 58 Ligação equipotencial em “malha” Trama de condutores interligados e conectados à infra-estrutura metálica (piso falso, eletrocalhas, etc) Piso falso

59 59 SPDA Estrutural ZPR 2 ZPR 1 ZPR 0 barras de equipotencialização DPS Equipamento Serviço metálico (que não pode ser diretamente conectado à barra de equipotencialização) Legenda Barras de equipotencialização

60 60 Max I (kA) Max Protetores Classe I 10 x 350  s Protetores Classe II 8 x 20  s t (  s) 60 7 Coordenação de DPS

61 61 IEC61643-1 -Dispositivos protetores de surto de baixa tensão Parte 1- Dispositivos conectados aos sistemas de distribuição de baixa tensão Linha (energia / dados) ZP0a ZP0bZP1 Protetor classe “B” ZP2 Protetor classe “C” ZP3 Protetor classe “D” SPDA Prédio dotado de SPDA Linha (energia / dados) ZP0a ZP1 Protetor classe I ZP2 Protetor ZP3 Protetor SPDA Linha (energia / dados) ZP0a ZP1 Protetor ZP2 Protetor classe II ZP3 Protetor SPDA ZP0a ZP1 Protetor ZP2 Protetor ZP3 Protetor classe III SPDA Prédio dotado de SPDA 61

62 62 6m 10m 100m 100kA H1H1 Campo H 1 em estrutura sem blindagem W m  8,5m estrutura

63 63 6m 10m 100m 100kA H1H1 Campo H 1 em estrutura sem blindagem W m `= 2m estrutura Blindagem

64 64 10m 5m 10m 2,5m 2,7m 100 kA 3m 2,7m 3m 2,7m 4,6m 2m V = 4,7[kV] (tensão induzida) I = 361 [A] (corrente de curto) Edificação de um pavimento conforme NBR-5419 Descarga Direta de 100 [kA] Malha de 2,5[m] 2,66m (mínimo) Para se aplicar esta metodologia (d s1 )

65 65 10m 5m 10m 1,25m 2,7m 100 kA 3m 2,7m 3m 2,7m 4,6m 2m 1,25m Edificação de um pavimento conforme NBR-5419 Descarga 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 (d s1 )

66 66 Obrigado ! Ronaldo Kascher Moreira rkascher@kascher.com.br (31) 34817811