Instalações de Pára- Ráios Prediais Faculdade de Engenharia da UERJ Instalações Elétricas

Formação do Raio Ar quente e úmido sobe formando cristais de gelo no interior das nuvens Cristais de gelo subindo e gotas de água caindo no interior da nuvem colidem promovendo a troca de íons A base fica negativa e a parte superior positiva Uma carga espelho da base da nuvem se forma no solo

DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DIRETAS O líder descendente da nuvem e o líder ascendente do solo se encontram e forma um caminho condutivo nuvem-solo Uma primeira descarga desce pelo canal ionizado seguida por outras descargas mais rápidas Incidem diretamente: sobre edificações, linhas de transmissão instalações e pessoas expostas

BENJAMIN FRANKLIN TEORIA - eletricidade estática e relâmpagos são manifestações de um mesmo fenômeno propôs o uso de hastes pára-raios em artigo publicado em 1750 primeiros experimentos com pipas em 1752 (Filadélfia) carregar uma Jarra de Leyden sobreviveu às experiências 2

Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas - SPDA objetivo básico - interceptar raios e conduzi-los para a terra danos causados por um raio  proporcionais à energia contida no mesmo  função do quadrado da intensidade de corrente BENEFÍCIOS: - drástica redução da ocorrência de danos por quedas diretas (falhas de blindagem) - quando ocorrerem, estes danos serão de menor magnitude, em função do fato que as falhas de blindagem estarem associadas a raios de baixa intensidade de corrente

SPDA pode ser dividido em 3 partes: - rede captora de descargas - descidas - aterramentos Rede de eqüipotencialização  é a quarta parte

PROJETO DE REDES CAPTORAS MODELO ELETROGEOMÉTRICO MÉTODO DE FRANKLIN GAIOLA DE FARADAY 7

VOLUME DE PROTEÇÃO DE UM ELEMENTO CAPTOR 5

PRINCÍPIOS DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO o raio se desenvolve sem nenhuma interferência por parte das estruturas existentes não solo, enquanto não atinge o “striking distance” a distância de atração é função da amplitude da descarga de retorno do raio

CONE SEMI-CIRCULAR INDÍCIOS: PESQUISAS DESCARGAS EM ESTRUTURAS ALTAS DESEMPENHO DE LT’s PESQUISAS LT’s - E. R. Whitehead (1971) SE’s - Sargent (1972), Link (1875) e Mousa (1978) estruturas - Ralph Lee (1978/1979) 6

MODELO ELETROGEOMÉTRICO APLICAÇÃO A ESTRUTURAS década de 40  descargas laterais em estruturas muito altas (Empire State Building e a Torre Eiffel) estruturas - Ralph Lee (1978/1979) – conceito da “esfera rolante”

MODELO ELETROGEOMÉTRICO APLICAÇÃO A ESTRUTURAS

MODELO ELETROGEOMÉTRICO ESFERA ROLANTE RAIO FUNÇÃO DA INTENSIDADE DA CORRENTE DE RETORNO --> DEFINE O NÍVEL DE PROTEÇÃO 8

ESFERA ROLANTE

MÉTODO DE FRANKLIN APROXIMAÇÃO DO MODELO ELETROGEOMÉTRICO MAIS FÁCIL APLICAÇÃO MENOR VOLUME DE PROTEÇÃO O ÂNGULO DE PROTEÇÃO É FUNÇÃO DE: ALTURA DO CAPTOR NÍVEL DE PROTEÇÃO 9

GAIOLA DE FARADAY REDE DE CONDUTORES LANÇADA NA COBERTURA E NAS LATERAIS DE UMA EDIFICAÇÃO VANTAGENS ATENUA OS CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS NO INTERIOR DA INSTALAÇÃO PERMITE O APROVEITAMENTO DE ELEMENTOS METÁLICOS ESTRUTURAIS (COBERTURA E FACHADA) 10

Cortesia TERMOTÉCNICA Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJ Instalações Elétricas Cortesia TERMOTÉCNICA

Cortesia TERMOTÉCNICA Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJ Instalações Elétricas Estrutural Cortesia TERMOTÉCNICA

Cortesia TERMOTÉCNICA Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJ Instalações Elétricas Vista de um SPDA

DESCIDAS 13

NORMAS BÁSICAS NFPA-78/ 1904 - 1980 - National Fire Protection Association, norma americana de proteção contra raios, reconhece apenas os captores tipo Franklin IEC-1024 /1990 - International Electrotechnical Comission NBR 5419 /2005 - Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas

NÍVEIS DE PROTEÇÃO NBR-5419 11

REDE CAPTORA NBR-5419 12

NBR-5419 em caso de não necessidade de SPDA, deverá ser emitido um atestado através do anexo B da norma as edificações com altura superior a 10 metros deverão possuir um anel captor, lançado ao longo de todo o perímetro da cobertura e afastado no máximo 0,5m da sua borda

NBR-5419 a norma expõe com detalhes, a utilização de ferragens estruturais como parte do SPDA, com destaque para os sistemas que utilizam barra adicional dedicada, como forma de garantir a continuidade elétrica e a equalização de potenciais (Anexo D) determina as espessuras mínimas para que estruturas metálicas (por exemplo, tanques ) possam ser utilizadas no SPDA, sendo definidas espessuras para não haver pontos quentes (para tanques de inflamáveis e explosivos) e pontos de perfuração

NBR-5419 todas as peças e acessórios de materiais ferrosos, usados no SPDA, deverão ser galvanizadas a fogo ou banhadas com 254 micrometros de cobre (fica assim proibida a zincagem eletrolítica) deverá ser instalada uma prumada vertical, interna ao prédio, para interligar as caixas de equalização secundárias à caixa de equalização principal (LEP);

Cortesia TERMOTÉCNICA Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJ Instalações Elétricas Equalização externa

NBR-5419 o valor da resistência de aterramento de 10 ohms continua sendo recomendado, porém, em locais onde o solo apresente alta resistividade , poderão ser aceitos valores maiores, desde que sejam feitos arranjos que minimizem os potenciais de passo e que os procedimentos sejam tecnicamente justificados; nos SPDA estruturais que não utilizarem a barra adicional dedicada, deverão ser feitas medições de continuidade elétrica entre diversos pontos da estrutura, pois na maioria dos casos a construção não é acompanhada pelo responsável técnico do SPDA;

TESTES DE CONTINUIDADE

NBR-5419 a norma deixa explícito que deverão ser instaladas pelo menos 2 descidas para qualquer tipo de edificação postes e mastros metálicos não necessitam de descidas, podendo ter a sua estrutura aproveitada como descida natural

NBR-5419 caso sejam utilizados cabos como condutores de descida, estes não poderão ter emendas (exceto a emenda de medição), nem mesmo com solda exotérmica (continuam sendo aceitas as emendas nos condutores de descida em perfis metálicos) a norma reforça a exigência de se documentar toda a instalação, por meio de projetos e relatórios técnicos, e de se fazer as vistorias periodicamente

NBR-5419 as descidas do SPDA deverão distar das tubulações de gás no mínimo 2 metros, no caso deste distanciamento não ser possível, as tubulações deverão ser equalizadas a cada 20 metros de altura, diretamente no SPDA ou indiretamente através de DPS (Dispositivo de Proteção de Surtos) em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras superiores a 40 metros, são necessários condutores de descida no interior do volume a proteger (requisito que será naturalmente atendido no caso de estruturas metálicas ou com armaduras de aço interligadas)

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