Apostila SPDA

SPDA

Norma NBR 5419/2015

SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO SPDA

1.1 Histórico

1.2 Introdução

1.3 Objetivos

1.4 Definições da Norma NBR 5419 2. PARTE 1 DA NORMA NBR 5419

2.1 Princípios gerais 3. PARTE 2 DA NORMA NBR 5419

3.1 Gerenciamento de Riscos 4. PARTE 3 DA NORMA NBR 5419/2015

4.1 Estrutura do SPDA

4.2 Escolha de um SPDA externo

4.3 Uso de componentes naturais

4.4 Subsistema de captação

4.5 Classes de SPDA

4. 6 Posicionamento do Sistema de SPDA

4.7 Apresentação dos métodos de captação: Ângulo de proteção (Franklin), Malhas (Faraday) e Modelo eletrogeométrico

4.7.1. Ângulo de proteção (Franklin) de SPDA

4.7.2. Malhas (Faraday)

4.7.3. Modelo Eletrogeométrico (Esfera Rolante)

4.8 Construção do SPDA

4.9 Componentes naturais

4.10 Armaduras do concreto como elemento natural do SPDA

4.11 Principais etapas do Sistema de SPDA do SPDA

4.12 Armaduras do Concreto

4.13 Materiais normalizados para o Aterramento

4.14 Fixação

4.15 Conexões

4.16 Materiais como elemento natural de Captação:

4.17 Materiais para captação e descida

4.18 Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento

4.19 Sistema interno de proteção contra descargas atmosféricas

4.20 Medidas de proteção contra descargas atmosféricas

4.21 Conceito de equipotencialização

4.22 Isolação elétrica do SPDA externo

4.23 Isolação Interna do SPDA

4.24 Manutenção, inspeção e documentação de um SPDA

4.25 Aplicação das inspeções

7 8 8 9 10 11 16 16 16 16 17 17 17 18 19 19 22 22 23 24 24 26 27 27 26 28 29 30 30 30 30 31 31 31

5. PARTE 4 DA NORMA NBR 5419/2015

5.1 SPDA Interno

5.2 Medidas de proteção contra surtos MPSs - Zonas de Proteção Contra Descarga Atmosférica (ZPR)

5.3 Projetos MPS

5.4 Gerenciamento do MPS

5.5 Inspeção das MPS

5.6 Manutenção das MPS Apêndice: Resumo Geral – Exemplo de Aterramento em um prédio

33 34 36 37 37 37 38

1.

INTRODUÇÃO SPDA

1.1

Histórico

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.

Ou mesmo era considerado como um castigo e a pessoa que morria num acidente de raio, provavelmente havia irritado os Deuses sendo o castigo merecido.

Após tantas civilizações o homem acabou descobrindo que o raio é um fenômeno de natureza elétrica, o primeiro cientista a perceber que se tratava de um fenômeno elétrico foi Benjamin Franklin (1752), que na época desenvolveu um sistema, 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. Dessa forma, reformulou-se a teoria e confirmou 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 esboçar os primeiros cones de proteção, cuja geratriz era função de um ângulo pré-definido, resultando num cone com um raio de proteção.

Introdução SPDA | 7

1.2

Introdução

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, como em relação aos efeitos destruidores decorrentes de sua incidência sobre as edificações.

Medidas de Proteção contra Descargas Atmosféricas devem ser adotadas, pois nenhum dispositivo ou método apresentam a capacidade de modificar os fenômenos climáticos naturais a ponto de prevenir definidamente a ocorrência de descargas atmosféricas.

As descargas atmosféricas que atingem a terra em suas proximidades são perigosas e oferecem riscos às pessoas, às próprias estruturas e edificações, instalações e equipamentos eletroeletrônicos.

Portanto, medidas de proteção contra descargas atmosféricas são necessários e essenciais em qualquer tipo de construção.

A implantação e manutenção de sistemas de proteção (para-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).

Os sistemas implantados de acordo com a Norma NBR-5419 da ABNT de SPDA Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas visam a proteção da estrutura das edificações contra as descargas que a atinjam de forma direta.

As medidas adotadas para proteção e gerenciamento de riscos para as descargas atmosféricas, estão contidos na parte 2 da ABNT NBR 5419/2015.

As medidas de proteções consideradas na ABNT NBR 5419 constitui todas as medidas de proteção contra descargas atmosféricas, são comprovadamente eficazes na redução dos riscos formando a proteção completa do sistema de descargas atmosféricas.

8 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

Por razões práticas, os critérios para projeto, instalação e manutenção das medidas de proteção são considerados em dois grupos separados: o primeiro grupo se refere às medidas de proteção para reduzir danos físicos e riscos à vida dentro de uma estrutura e está contido na parte 3 ABNT NBR 5419; o segundo grupo se refere às medidas de proteção para reduzir falhas de sistemas elétricos e eletrônicos em uma estrutura e está contido na parte 4 da ABNT NBR 5419.

Vale ressaltar que é de fundamental importância que após a instalação haja uma manutenção periódica anual de forma a 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.

1.3

Objetivos

O objetivo deste trabalho é descrever os serviços propostos pela norma brasileira NBR 5419/2015 - SPDA – Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas, abordando aspectos de proteção de estruturas, pessoas, e equipamentos contra os efeitos das descargas atmosféricas.

Os elementos desse documento têm por finalidade capacitar os servidores responsáveis por obras e instalações elétricas, a atenderem as exigências legais de uma instalação elétrica quando voltados para atividades de reforma, fiscalização e elaboração de projetos elétricos, além da manutenção e especificação de equipamentos. Preparando os alunos para o desenvolvimento de projetos, especificações, inspeções e manutenção de sistema de proteção.

1.4

Definições da norma NBR 5419

Com a nova edição da norma de para-raios, NBR5419, datada de 2015 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 62305 como referência.

SPDA não é mais o único assunto a ser tratado pela norma e cede lugar a um conceito mais amplo de Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA), sendo complementado pela área específica de proteção que aborda as Medidas de Proteção contra Surtos (MPS).

Atualmente existem três métodos de dimensionamento:

SPDA não é mais o único assunto a ser tratado pela norma e cede lugar a um conceito mais amplo de Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA), sendo complementado pela área específica de proteção que aborda as Medidas de Proteção contra Surtos (MPS).

Atualmente existem três métodos de dimensionamento:

Parte 1 Princípios gerais - As ameaças da descarga atmosférica • Parte 2 Gerenciamento de Riscos Associada à descarga • Parte 3 Danos físicos a estruturas e perigos à vida - Proteção contra descargas atmosféricas • Parte 4 Sistema Elétrico e Eletrônicos internos na Estrutura - Medidas de Proteção As conexões e abrangência entre as partes da ABNT NBR 5419 são subdividas conforme o fluxograma a seguir:

Método Franklin, porém com 1 limitações em função da altura e do Nível de proteção,

Ameaças de descargas atmosféricas

3

Riscos associados à descarga

ABNT NBR 5419-2

2 Método Gaiola de Faraday ou Malha, Método da Esfera Rolante, Eletrogeométrico ou Esfera Fictícia.

Vale ressaltar que a norma NBR 5419 não é válida para os sistemas ferroviários, veículos, aviões, navios; plataformas offshore, tubulações subterrâneas de alta pressão, tubulações e linhas elétricas de energia e de sinal quando colocadas fora da estrutura.

Abrangência e conexões entre as partes da norma

Proteção contra descargas elétricas

PDA

SPDA

MPS

ABNT NBR 5419-3

ABNT NBR 5419-4

1.5

Com a nova edição da norma de para-raios, NBR5419, datada de 2015 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 62305 como referência.

Medidas de proteção

Figura 1.1: Abrangência e conexões entre as partes da ABNT NBR 5419

Introdução SPDA | 9

2.

PARTE 1 DA NORMA NBR 5419/2015 2.1

Princípios gerais

A parte 1 da norma estabelece os conceitos e os requisitos para a determinação de PDA - Proteção contra Descargas Atmosféricas, o foco dessa parte é reduzir os danos às pessoas devido a choque elétrico e reduzir danos físicos (estruturas e instalações internas).

Dentro das medidas de proteção é essencial: • A isolação adequada das partes condutoras expostas; • Equipotencialização com o subsistema de aterramento; • Restrições físicas e avisos; • Ligação equipotencial para descargas atmosféricas (EB); • Adoção de MPSs - Medidas de proteção contra surtos (individuais ou combinadas).

Características gerais de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas – SPDA (externo e interno) 2.2

Existem 2 (dois) tipos de medidas de proteção de Instalação de SPDA, o externo e o interno.

O SPDA é composto por: • Um sistema interno de proteção contra descargas atmosféricas • Um sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas O sistema de SPDA interno é composto por: Subsistema de captação; Subsistema de descida; Subsistema de aterramento; 10 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

Sendo as funções do SPDA interno: Evitar centelhamento perigos o na estrutura.

Utilizar ligação equipotencial ou distância de segurança (s) e, conseqüentemente, isolação elétrica, entre os componentes do SPDA externo e os elementos condutores internos à estrutura.

Já o sistema de SPDA externo é composto por: Ligação equipotencial para descargas atmosféricas Isolação elétrica --> distância de segurança (s) Sendo as funções do SPDA externo: Interceptar uma descarga A atmosférica para a estrutura por meio do subsistema de captação ......................................................................

Conduzir a corrente da descarga atmosférica, com segurança, para B a terra através do subsistema de descida ......................................................................

C

Dispersar a corrente da descarga atmosférica na terra utilizando o subsistema de aterramento.

3.

PARTE 2 DA NORMA NBR 5419/2015 3.1

Gerenciamento de Riscos

A necessidade ou não de proteção contra descargas atmosféricas deve ser obtida da avaliação do risco de acordo com os procedimentos especificados e descritos na NBR 5419-2015 parte 2 e considerando os tipos e a redução de perdas relacionadas anteriormente. É recomendado avaliar o risco de perdas de valor econômico (risco R4), nos casos onde há vantagem econômica quando adotada a proteção contra descargas atmosféricas.

O gerenciamento de risco devido às descargas atmosféricas é baseado em função da perda e do dano, e de acordo com a norma, segue a seguinte regra:

A proteção contra descargas atmosféricas é necessária para que os riscos R1, R2 e R3 não sejam maiores que o risco tolerado.

A proteção contra descargas atmosféricas é conveniente, no caso do risco R4, quando a soma do custo das perdas residuais (CRL) na presença das medidas de proteção e o custo das medidas de proteção (CPM), for menor que o custo da perda total (CL) sem as medidas de proteção, ou seja;

CPM + CRL< CL

Figura 3.1: Risco em função da Perna e do Dano

Além disso, no gerenciamento de risco é relevante a análise das informações relativas aos efeitos das descargas atmosféricas, valores de corrente de descarga, parâmetros de ensaios para simular corrente de descargas e demais subsídios para o uso em projetos.

Dentro dessa parte é possível identificar os efeitos das descargas atmosféricas em cada estrutura, ou seja os danos, efeitos e perdas devido às descargas atmosféricas, conforme descrito na Tabela 3.1 a seguir:

Parte 2 da Norma NBR 5419/2015 | 11

Tipos de estrutura e acordo com sua finalidade e/ou conteúdo Casa de moradia

Efeitos das descargas atmosféricas Perfuração da isolação das instalações elétricas, incêndio e danos materiais.

Danos normalmente a objetos expostos ao ponto de impacto ou caminho da corrente da descarga atmosférica.

Falha de equipamentos e sistemas elétricos e eletrônicos instalados (exemplos: aparelhos de tv, computadores, modens.)

Edificação em zona rural

Risco maior de incêndio e tensões de passo perigosas, assim como danos materiais.

Risco secundário devido à perda de energia elétrica e risco de vida dos animais de criação devido a falha de sistemas de controle eletrônicos de ventilação e suprimentos de alimentos, etc.

Teatro ou cinema, Hotel, Escola, Shopping centers, Áreas de escolas

Danos em instalações elétricas que tendem a causar pânico (por exemplo: iluminação elétrica)

Banco, Empresas de seguro, Estabelecimento comercial, etc.

Hospital, Casa de tratamento médico, Casa para idosos, Creche, Prisão

Indústria Museu, Sitio arqueológico, Igreja Estação de telecomunicações, Estação de geração e transmissão de energia elétrica Fabricas de fogos de artificio, Trabalhos com munição Industria química, Refinaria, Usina nuclear, Indústria e laboratório de bioquímica

Tabela 3.1: Efeito das descargas atmosféricas nos vários tipos de estruturas

12 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

Conforme acima, adicionando-se problemas resultantes de perda de comunicação, falha de computadores e perda de dados.

Conforme acima, adicionando-se problemas relacionados a pessoas em tratamento médico intensivo e a dificuldade em resgatar pessoas incapazes de se mover.

Efeitos adicionais dependendo do conteúdo da fábrica, que vão desde os menos graves até os danos inaceitáveis e perda de produção.

Perda de patrimônio cultural insubstituível.

Interrupções inaceitáveis de serviço ao público.

Incêndio e explosões com consequência à planta e arredores.

Incêndio e mal funcionamento da planta com consequênciasprejudiciais ao meio ambiente local e global.

Possíveis danos causados pelas descargas 4. Para descargas atmosféricas próximas a linhas elétricas e tubulações que adentram atmosféricas: 1. Para descargas atmosféricas na estrutura a estrutura: Falha e/ou mau funcionamento de sistemas e/ou edificação: a. Danos mecânicos imediatos, fogo e equipamentos internos devido à sobretene/ou explosão devido ao próprio plasma sões que aparecem nas linhas que adentram quente do canal da descarga atmosférica, a estrutura. ou devido à corrente resultando em con- Os impactos causados pelas descargas atdutores sobreaquecidos, ou devido à carga mosféricas são classificados por: Impacto direto na estrutura; elétrica resultando em erosão pelo arco • • Impacto direto próximo da estrutura; (metal fundido); Impacto direto em condutores que b. Fogo e/ou explosão iniciado por • centelhamento devido à sobretensões re- adentram a estrutura; Impacto direto próximo aos condutosultantes de acoplamentos resistivos e • indutivos e à passagem de parte da corrente res que adentram a estrutura.

A Tabela 3.2 mostra para cada ponto de da descarga atmosférica; c. Danos às pessoas por choque impacto, a fonte e os tipos de danos e elétrico devido a tensões de passo e de também as perdas, a serem considerados toque resultantes de acoplamentos resisti- na elaboração de projeto PDA. vos e indutivos e; d. Falha ou mau funcionamento de Tabela 3.2: Danos e perdas relevantes para uma sistemas ou equipamentos internos devido estrutura para diferentes pontos de impacto da descarga atmosférica a LEMP – pulso eletromagnético devido à descarga atmosférica (lightning electromagnetic impulse).

2. Para descargas atmosféricas próximas à estrutura:

Falha ou mau funcionamento de sistemas ou equipamentos internos devido a LEMP. 3. Para descargas atmosféricas nas linhas elétricas ou tubulações que adentram a estrutura:

a. Fogo e/ou explosão iniciado por centelhamento devido a sobretensões e correntes das descargas atmosféricas transmitidas por meio das linhas elétricas e tubulações;

b. Danos a pessoas por choque elétrico devido a tensões de toque dentro da estrutura, causadas por correntes das descargas atmosféricas transmitidas pelas linhas elétricas e tubulações;

c. Falha ou mau funcionamento de sistemas e equipamentos internos devido à sobretensões que aparecem nas linhas que adentram a estrutura.

Parte 2 da Norma NBR 5419/2015 | 13

Sendo: Fontes (Sources) de danos: S1 – descargas atmosféricas na estrutura; S2 – descargas atmosféricas próximas à estrutura; S3 – descargas atmosféricas nas linhas elétricas e tubulações metálicas que adentram a estrutura; S4 – descargas atmosféricas próximas às linhas elétricas e tubulações que adentram a estrutura.

Tipos de danos (Damages): D1 – danos às pessoas devido a choque elétrico; D2 – danos físicos (fogo, explosão, destruição mecânica, libertação de produtos químicos) devido aos efeitos das correntes das descargas atmosféricas, inclusive centelhamento;

D3 – falhas de equipamentos e sistemas internos a LEMP. Tipos de perdas (Losses): L1 – perda de vida humana (incluindo danos permanentes); L2 – perda de serviço ao público (água, gás, energia e sinais de dados, voz e imagens); L3 – perda de patrimônio cultural; L4 – perda de valor econômico (estrutura e seu conteúdo, interrupções de atividades).

Resumidamente, o gerenciamento de risco, segue o seguinte fluxograma:

Identificar os tipos de perda relativo à estrutura

Para cada tipo de perda identificar e calcular os riscos, R1, R2, R3, R4

Risco calculado

>

Risco tolerado

NÃO Estrutura protegida

SIM Necessita proteção SIM Há SPDA instalado?

SIM Há SPDA instalado

NÃO Instalar SPDA adequado

NÃO Instalar SPDA adequado

Figura 3.2: Fluxograma de Gerenciamento de Risco 14 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

Instalar outra medida de proteção

E a avaliação do custo de eficiência de proteção segue o seguinte fluxograma: Calcular todos os componentes de risco relevantes

Calcular os custos das perdas residuais (CRL) na presença das medidas de proteção (CPM) e os custos de perda total (CL) SIM COM + CRL > CL

Não é eficiente o custo das medidas de proteção adotadas

NÃO O custo das medidas de proteção adotadas é eficiente Figura 3.3: Fluxograma do custo de eficiência

Parte 2 da Norma NBR 5419/2015 | 15

PARTE 3 DA NORMA NBR 5419/2015

Nesta parte da norma NBR 5419, é estabelecido os resultados da proteção de uma estrutura contra danos por meio de um SPDA – Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas, e para proteção de seres vivos contra lesões causadas pelas tensões causadas pelas tensões de toque e passo nas vizinhanças de um SPDA.

4.

dentro ou na estrutura definitivamente e não podem ser modificados, por exemplo, armaduras de aço interconectadas estruturando o concreto armado, vigamentos metálicos da estrutura etc., podem ser utilizadas como componente natural do SPDA, desde que cumpram os requisitos específicos da Norma.

Outros componentes metálicos que não forem definitivos à estrutura devem ficar 4.1. Estrutura do SPDA dentro do volume de proteção ou incorpoA estrutura do SPDA é composta por rados complementarmente ao SPDA. diversos elementos que compõe o sistema de proteção contra descargas atmosféricas, a escolha desses elementos e sua correta construção são essenciais para um sistema 4.4. Subsistema de captação de proteção satisfatório.

A probabilidade de penetração da corrente da descarga atmosférica na estrutura é con4.2. Escolha de um SPDA externo sideravelmente limitada pela presença de Na maioria dos casos, o SPDA externo subsistemas de captação apropriadamente pode incorporar partes da estrutura a ser instalados. protegida. Um SPDA externo isolado deve Subsistemas de captação podem ser ser considerado quando os efeitos térmicos compostos por qualquer combinação dos e de explosão no ponto de impacto, ou seguintes elementos: nos condutores percorridos pela corrente Hastes (incluindo mastros); da descarga atmosférica, puderem causar • Condutores suspensos; danos à estrutura ou ao seu conteúdo. • Condutores em malha.

Exemplos típicos incluem estruturas com • paredes ou cobertura de material combusO correto posicionamento dos elementos tível e áreas com risco de explosão e fogo.

Um SPDA externo isolado pode também ser captores e do subsistema de captação é considerado quando a suscetibilidade do que determina o volume de proteção. seu conteúdo justificar a redução do campo Captores individuais devem ser interconeceletromagnético radiado, associado ao tados ao nível da cobertura para assegurar pulso de corrente da descarga atmosférica a divisão de corrente em pelo menos dois caminhos. no condutor de descida.

4.3.

Uso de componentes naturais

Componentes naturais feitos de materiais condutores, os quais devem permanecer 16 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

4.5.

Classes de SPDA

Seguem na tabela abaixo os níveis de proteção (NP), I – II – III – IV, e para atingir o nível de proteção esperado, cada um define o conjunto de parâmetros e regras a serem adotados, tais como; raio da esfera rolante, largura da malha, seções transversais de cabos, materiais, etc.

Métodos aceitáveis a serem utilizados na determinação da posição do subsistema de captação incluem: a. b. c.

Método do ângulo de proteção; Método da esfera rolante; Método das malhas.

Os métodos da esfera rolante e das malhas são adequados em todos os casos

Tabela 4.1: Níveis de proteção I-II-III-IV

Apresentação dos métodos de captação: Ângulo de proteção (Franklin), Malhas (Faraday) e Modelo eletrogeométrico 4.7.

As proteções deverão ser selecionadas Se o risco de vida devido a tensões de conforme a classe do SPDA identificada na passo e toque, onde a resistividade superfi- tabela a seguir: cial (solo externo e piso interno à estrutura) Tabela 4.2: Proteção conforme a classe do SPDA for baixa, a norma NBR 5419-2015 orienta implementar as seguintes medidas: a. Externamente à estrutura, por isolação das partes condutivas expostas, por equipotencialização no nível do solo por meio de aterramento com malhas, por avisos de advertência e por restrições físicas; O ângulo de proteção segue função b. Internamente à estrutura, por conforme o gráfico abaixo: ligação equipotencial de tubulações e linhas elétricas que adentram a estrutura, no ponto de entrada.

4.6.

Posicionamento do Sistema de SPDA

Componentes do subsistema de captação instalados na estrutura devem ser posicionados nos cantos salientes, pontas expostas e nas beiradas (especialmente no nível Figura 4.1: Ângulo de proteção correspondente à classe de SPDA superior de qualquer fachada) de acordo com um ou mais dos seguintes métodos.

Parte 3 da Norma NBR 5419/2015 | 17

A classificação do sistema de SPDA segue os seguintes itens: • H é a altura do captor acima do plano de referência da área a ser protegida.

• Para H superior ao valor do fim de cada curva se aplica apenas malha ou esfera rolante; • O método Franklin, devido ás suas limitações impostas pela Norma passa a ser cada vez menos usado em edifícios sendo ideal para edificações de pequeno porte.

Ângulo de proteção (Franklin) de SPDA 4.7.1.

O método do ângulo de proteção é adequado para edificações com formato simples e tem a limitação de altura dos captores, conforme figura abaixo.

Figura 4.2: Ângulo de proteção de Faraday

Ao invés dos ângulos serem fixos para cada situação de nível de proteção, eles passam a ser obtidos através de curvas, classificado na Tabela a seguir.

Tabela 4.3: Níveis de Proteção conforme o ângulo de proteção

18 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

4.7.2.

Malhas (Faraday)

No método da gaiola de Faraday é realizado a metodologia da malha, sendo aplicados em telhados horizontais e inclinados sem curvatura, para proteção de superfícies laterais planas, formando o seguinte desenho:

Se o declive maior que 1/10, em vez de malha, podem ser utilizados condutores em paralelo (no sentido do declive), desde que a distância entre condutores não exceda a largura de malha exigida. sendo que as dimensões da malha não podem exceder os limites tabelados pela norma, conforme exposto a seguir.

Tabela 4.4: Posicionamento de captores conforme o nível de proteção

É aceitável uma diferença entre o espaçamento dos condutores de descida de até 20%.

MALHAS Figura 4.3: Desenho da gaiola de Faraday (Malhas)

Modelo Eletrogeométrico (Esfera Rolante)

As instalações da malha deverão atender os seguintes requisitos: • Os condutores devem ser instalados na periferia da cobertura da estrutura (proteção de borda); nas saliências da cobertura e na cumeeira do telhado, se o declive não exceder 1/10 (um desnível por 10 de comprimento); • O subsistema captor deve estar conectado a, no mínimo, 2 pontos distintos do subsistema de descidas; • As instalações metálicas não consideradas captor devem estar dentro do volume protegido pelo subsistema captor; • Os condutores da malha devem seguir o caminho mais curto e retilíneo possível.

O modelo da Esfera Rolante, ou Eletrogeométrico é o método mais recente dos três acima mencionados e consiste em fazer rolar uma esfera, por toda a edificação. Esta esfera terá um raio de¬finido em função do Nível de Proteção. Os locais onde a esfera tocar a edi¬ficação são os locais mais expostos a descargas, poderemos dizer que os locais onde a esfera toca, o raio também pode tocar, devendo estes serem protegidos por elementos metálicos. Ou seja, o posicionamento do subsistema captor ocorre se nenhum ponto da estrutura a proteger entrar em contato com a esfera, a qual deve ser rolada no topo e ao redor da estrutura em todas as direções possíveis, conforme modelo a seguir:

4.7.3.

Parte 3 da Norma NBR 5419/2015 | 19

Em edifícios altos

Figura 4.5: Modelo Esfera Rolante

O comprimento R mostrado na Figura 4.5 representa a distância entre o ponto de partida do líder ascendente e a extremidade do líder descendente, é o parâmetro utilizado para o projeto do posicionamento dos captores no modelo eletrogeométrico, sendo que se pode calcular essa distância através do valor de crista máximo do primeiro raio negativo, em quilo amperes (kA). d = k x Ip A ABNT NBR 5419 utiliza: k = 10 e p = 0,65, então: R = 10 x Imáx 0,65 A equação demonstra que a distância de atração é função da intensidade de Imáx, de forma que durante a aproximação do líder descendente, a parte da estrutura ou o Figura 4.6: Modelo Esfera Rolante para edifícios altos elemento que se encontrar com a distância menor que o raio tem a maior probabilidade de sofrer o impacto do Raio.

O modelo se aplica de diferentes formas para edifícios altos e para edifícios baixos.

Sendo, Altura da Edificação ≤ 60m – Edifício Baixo Altura da Edificação > 60m – Edifício Alto 20 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

Em edifícios baixos

Figura 4.7: Modelo Esfera Rolante para edifícios baixos

Parte 3 da Norma NBR 5419/2015 | 21

4.8

Construção do SPDA

a. Captores de um SPDA não isolado da estrutura a ser protegida podem ser instalados como a seguir: Se a cobertura é feita por material não combustível, os condutores do subsistema de captação podem ser posicionados na superfície da cobertura b. Se a cobertura for feita por material prontamente combustível, cuidados especiais devem ser tomados em relação à distância entre os condutores do subsistema de captação e o material; c.

Para coberturas de sapé ou palha onde não sejam utilizadas barras de aço para sustentação do material, uma distância não inferior a 0,15 m é adequada.

Para outros materiais combustíveis, 0,10 m;

• a espessura da chapa metálica não seja menor que o valor t´ fornecido na Tabela a seguir, se não for importante que se previna a perfuração da chapa ou se não for importante considerara ignição de qualquer material inflamável abaixo da cobertura;

• a espessura da folha metálica não seja menor que o valor t fornecido na Tabela a seguir, se for necessário precauções contra perfuração ou se for necessário considerar os problemas com pontos quentes;

b. componentes metálicos da construção da cobertura (treliças, ganchos de ancoragem, armadura de aço da estrutura etc.), abaixo de cobertura não metálica, Partes facilmente combustíveis da estrutura desde que esta possa ser excluída do a ser protegida não podem permanecer em volume de proteção; contato direto com os componentes de um SPDA externo e não podem ficar abaixo de c. partes metálicas, como as ornaqualquer componente metálico que possa mentações, grades, tubulações, coberturas derreter ao ser atingido pela descarga at- de parapeitos etc., que estejam instaladas mosférica, devem ser considerados compo- de forma permanente, ou seja, que sua nentes menos combustíveis como folhas de retirada desconfigura a característica da madeira. estrutura e que tenham seções transversais não inferiores às especificadas para componentes captores;

d. tubulações metálicas e tanques na cobertura, desde que eles sejam construídos de material com espessuras e seções As seguintes partes de uma estrutura podem transversais. ser consideradas como captores naturais e e. tubulações metálicas e tanques partes de um SPDA: contendo misturas explosivas ou pronta a. chapas metálicas cobrindo a mente combustíveis, desde que elas sejam construídas de material com espessura não estrutura a ser protegida, desde que:

• a continuidade elétrica entre inferior aos valores apropriados de t fornecias diversas partes seja feita de forma dos na Tabela a seguir e que a elevação de duradoura (por exemplo, solda forte, calde- temperatura da superfície interna no ponto amento, frisamento, costurado, aparafusado de impacto não constitua alto grau de risco. ou conectado com parafuso e porca); 4.9

Componentes naturais

22 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

Tabela 4.8: Casse do SPDA, por material e sua respectiva espessura

Armaduras do concreto elemento natural do SPDA

4.10

como As Rebars são de fácil identificação junto às

Para que o sistema externo de SPDA seja confiável, é imprescindível garantir a continuidade elétrica de pilares, vigas e lajes.

Como a amarração intencional destas armaduras não é o procedimento padrão nas edificações de concreto armado, o método mais seguro é a introdução de barras específicas para esta finalidade, as chamadas Rebars.

Na maioria dos casos, é também o método mais econômico, se comparado aos sistemas externos desde que instalados a partir das fundações.

demais ferragens, antes da concretagem, pois são galvanizadas à fogo, o que garante sua durabilidade.

Utiliza-se um conector regulável, tipo inserto, que é introduzido juntamente com as Rebars e que serve tanto como ponto de equipotencialização, como ponto de conexão para minicaptores do subsistema de captação.

A instalação de Rebars nas fundações substitui as malhas de aterramento convencionais, sendo usadas desde os pontos mais profundos dos tubulões, passando por blocos e vigas baldrames, e seguindo pelos pilares até a última laje.

Estas instalações deverão ser instaladas nas faces mais externas dos pilares ou vigas, porém dentro do concreto, sem invadir o cobrimento. Para a garantia da continuidade elétrica é imprescindível a conferência das conexões antes das concretagens.

Figura 4.8: Rebars Parte 3 da Norma NBR 5419/2015 | 23

Principais etapas do Sistema de SPDA pilares que são utilizados como descidas e nos trechos de vigas baldrames que fazem do SPDA

4.11

parte do anel de aterramento ao nível do solo. Os valores de resistência medidos por instrumentos adequados devem ser inferioa. Subsistema de aterramento res a 1Ω nestes trechos. (pelas fundações): A medição da resistência deve ser realizada Pelo menos um tubulão raso ou profundo entre a parte mais alta do sistema de para cada pilar deverá ter uma Rebars captação e o aterramento, no Barramento amarrada às demais ferragens, desde o de Equipotencialização principal – BEP. ponto mais profundo até os blocos dos O valor máximo permitido para o ensaio de pilares. resistência nesse trecho é de 0,2Ω.

As Rebars também deverão ser instaladas Os ensaios deverão ser acompanhados de nas vigas baldrames, horizontalmente, de certificado de conformidade e ART junto ao modo a interligar todos os blocos, formando CREA. um anel. b. Subsistema de descidas (pelos pilares):

4.12

Armaduras do Concreto

Deverão ser instaladas Rebars em todos os pilares do corpo da edificação. A interligação das Rebars com as ferragens adjacentes Existe uma continuidade das armaduras de vigas ou lajes é obrigatória e deverá ser do concreto armado, sendo as condições feita com peças em “L” de Ø 8 a 10mm, de validação pela norma NBR 5419 devem de medidas 20x20cm, amarradas firmemen- seguir as diretrizes a seguir: 50% das conexões entre barras horite com arame. As demais barras estruturais, • verticais e horizontais, deverão ser ligadas zontais e verticais sejam firmemente conecentre si, uma sim, outra não, alternadamen- tadas; • Ensaios efetuados entre a parte mais te. alta e o nível do solo; • Primeiro ensaio: pilares determinac. Subsistema de Equipotencialização dos como descidas naturais → R ≤ 1,0 Ω; e Captação: • Ensaio final: com o SPDA instalado Estes sistemas deverão ser detalhados mede-se entre o ponto superior extremo da pelo projeto específico do SPDA. É impor- captação até o BEP → R ≤ 0,2 Ω tante ressaltar que fundações e estruturas Na impossibilidade do aproveitamento das especiais podem necessitar de procedimen- armaduras das fundações, o arranjo a ser tos diferentes. Em caso de dúvida ou neces- utilizado consiste em condutor em anel, sidade das alterações, o projetista deverá externo à estrutura a ser protegida, em sempre ser consultado. contato com o solo por pelo menos 80% do seu comprimento total, ou elemento d. Ensaios de Continuidade condutor interligando as armaduras desElétrica das Armaduras: contínuas da fundação (sapatas). Devem Conforme anexo F da NBR-5419-3 de 2015, ser consideradas medidas preventivas para deverão ser efetuadas ao menos duas ve- evitar eventuais situações que envolvam rificações da continuidade elétrica das tensões superficiais perigosas. Embora 20% do eletrodo convencional possa não estar armaduras do concreto armado.

A primeira verificação é feita em todos os em contato direto com o solo, a continui24 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

dade elétrica do anel deve ser garantida ao longo de todo o seu comprimento. Para o eletrodo de aterramento em anel ou interligando a fundação descontínua, o raio médio re da área abrangida pelos eletrodos não pode ser inferior ao valor:

l1 re ≥ l1 Sendo que o aterramento deve ter um comprimento mínimo l1 do eletrodo de aterramento de acordo com a resistividade do solo e a classe do SPDA, conforme gráfico a seguir:

Figura 4.9: Comprimento mínimo l1 do eletrodo de aterramento de acordo com a resistividade do solo e a classe do SPDA

Parte 3 da Norma NBR 5419/2015 | 25

Materiais normalizados para o Aterramento

4.13

Componentes de um SPDA devem suportar os efeitos eletromagnéticos da corrente de descarga atmosférica e esforços acidentais previsíveis sem serem danificados. Devem ser fabricados com os materiais listados a seguir ou com outros tipos de materiais com características de comportamento mecânico, elétrico e químico (relacionado à corrosão) equivalente.

Tabela 4.9: Materiais para SPDA e condições de utilização

26 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

4.14

Fixação

Elementos captores e condutores de descidas devem ser firmemente fixados de forma que as forças eletrodinâmicas ou mecânicas acidentais (por exemplo, vibrações, expansão térmica etc.) não cause afrouxamento ou quebra de condutores.

A fixação dos condutores do SPDA deve ser realizada em distância máxima assim compreendida: a. até 1,0 m para condutores flexíveis (cabos e cordoalhas) na horizontal; b. até 1,5 m para condutores flexíveis (cabos e cordoalhas) na vertical ou inclinado; c. até 1,0 m para condutores rígidos (fitas e barras) na horizontal; d. até 1,5 m para condutores rígidos (fitas e barras) na vertical ou inclinado.

4.16

4.15

Conexões

O número de conexões ao longo dos condutores deve ser o menor possível.

As conexões devem ser feitas de forma segura e por meio de solda elétricaou exotérmica e conexões mecânicas de pressão (se embutidas em caixas de inspeção) ou compressão. Não são permitidas emendas em cabos de descida, exceto o conector para ensaios, o qual é obrigatório, a ser instalado próximo do solo (a altura sugerida é 1,5 m a partir do piso) de modo a proporcionar fácil acesso para realização de ensaios.

Materiais como elemento natural de Captação:

Tabela 4.10: Materiais: Elementos naturais na captação

Parte 3 da Norma NBR 5419/2015 | 27

4.17

Materiais para captação e descida

Tabela 4.11: Materiais para captação e descida

28 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento

4.18

Tabela 4.12: Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento

Parte 3 da Norma NBR 5419/2015 | 29

Sistema interno de proteção contra descargas atmosféricas 4.19

4.21

Conceito de equipotencialização

O SPDA interno deve evitar a ocorrência de centelhamentos perigosos dentro do volume de proteção e da estrutura a ser protegida devido à corrente da descarga atmosférica que flui pelo SPDA externo ou em outras partes condutivas da estrutura.

Pode ocorrer centelhamentos perigosos entre o SPDA externo e outros componentes, como:

Denomina-se equipotencialização, ao conjunto de medidas que visa à redução das tensões nas instalações causadas pelas descargas atmosféricas a níveis suportáveis para essas instalações e equipamentos por elas servidos, além de reduzir os riscos de choque elétrico. Rigorosamente, equipotencialização é um conceito que somente se aplica em corrente contínua ou, de forma aproximada, em baixas frequências.

A noção de equipotencialização de modo a. as instalações metálicas; genérico, porém, é útil no controle da so b. os sistemas internos; c. as partes condutivas externas e bretensão durante a parte em que a progressão do impulso de corrente da descarga linhas conectadas à estrutura.

O centelhamento perigoso entre diferentes atmosférica é mais lenta, sobretensão essa que pode estar associada a elevados níveis partes pode ser evitado por meio de: de energia por conta da longa duração.

• Ligações equipotenciais; A equipotencialização é obtida por meio da • Isolação elétrica entre as partes. interligação do SPDA com: 4.20 Medidas de proteção contra descargas

atmosféricas A escolha das medidas mais adequadas de proteção contra descargas atmosféricas deve ser feita por profissional técnico da área elétrica, habilitado e qualificado, e estar de acordo com o valor e tipo de dano, com os aspectos técnicos e econômicos das diferentes medidas de proteção e dos resultados da avaliação de riscos. Dentre as medidas de proteção a serem realizadas para o SPDA são necessários os seguintes aspectos: Isolação adequada das partes condutoras expostas; Equipotencialização com o subsistema de aterramento; Restrições físicas e avisos; Ligação equipotencial para descargas atmosféricas (EB); Adoção de MPSs - Medidas de proteção contra surtos (individuais ou combinadas).

30 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

a. Instalações metálicas; b. Sistemas internos;

c. Partes condutivas externas e linhas elétricas conectadas à estrutura.

Devem ser considerados os efeitos causados quando uma equipotencialização é estabelecida com sistemas internos para fins de proteção, pois uma parte da corrente da descarga atmosférica pode fluir por tais sistemas.

Os meios de interligação podem ser: a. Direto: condutores de ligação, onde a continuidade elétrica não seja garantida pelas ligações naturais;

b. Indireto: dispositivos de proteção contra surtos (DPS), onde a conexão direta por meio de condutoresde ligação não possa ser realizada; Indireta via DPSs com: - I imp ≥ IF - UP < nível de suportabilidade a impulso da isolação entre as partes;

Sendo: I imp - corrente de impulso, DPS classe I

Tabela 4.14: Dimensões mínimas dos condutores de equipotencialização entre instalações internas, BEP ou BEL

IF - corrente do raio que flui pelo condutor externo considerado UP - nível de proteção (tensão gatilho do DPS)

c. Indireto: centelhadores, onde a conexão direta por meio de condutores de ligação não seja permitida.

As diferenças são da direta e indireta podem melhor ser visualizada na figura a seguir: EQUIPOTENCIALIZAÇÃO

4.22

Isolação elétrica do SPDA externo

A isolação elétrica entre o subsistema de captação ou de condutores de descida e as partes metálicas estruturais, instalações metálicas e sistemas internos pode ser obtida pela adoção de uma distância “d” entre as partes, superior à distância de Figura 4.10: Equipotencialização direta e indireta segurança “s”: No sistema de equipotencialização existem No SPDA Interno é essencial a realização da as dimensões mínimas dos condutores de isolação com uma distância de segurança, equipotencialização entre BEP, BEL e delas que deve atender a fórmula a seguir: ao eletrodo de aterramento, e o entre instalações internas, BEP ou BEL, conforme tabelas a seguir.

Tabela 4.13: Dimensões mínimas dos condutores de equipotencialização entre BEP, BEL

Sendo: depende do nível de proteção escolhido para o SPDA

depende da corrente de descarga pelos condutores de descida

depende do material isolante é o comprimento em metros (m), na captação ou na descida, desde o ponto onde a distância de segurança deve ser considerada até a equipotencialização mais próxima.

Parte 3 da Norma NBR 5419/2015 | 31

4.23

Isolação Interna do SPDA

4.25

Aplicação das inspeções

Em resumo a isolação elétrica interna do O objetivo das inspeções é assegurar que: SPDA em sua configuração deverá seguir a figura a seguir: I. O SPDA esteja de acordo com projeto baseado nesta Norma; Todos os componentes do SPDA estão em boas condições e são capazes de cumprir suas funções; que não apresentem corrosão, e atendam às suas respectivas normas; II. Qualquer nova construção ou reforma que altere as condições iniciais previstas em projeto além de novas tubulações metálicas, linhas de energia e sinal que adentrem a estrutura e que estejam incorporados ao SPDA externo e interno se enquadrem nesta Figura 4.11: Isolação interna do SPDA Norma.

A isolação interna deve atender a necessida- As inspeções devem ser feitas como a seguir: de de acordo com a classificação do SPDA, seguindo as diretrizes da tabela a seguir: a. Durante a construção da estrutura; b. Após a instalação do SPDA, no Tabela 4.15: Isolação interna de acordo com a momento da emissão do documento “as classificação do SPDA built”; c. Após alterações ou reparos, ou quando houver suspeita de que a estrutura foi atingida por uma descarga atmosférica; d.

Inspeção visual semestral apontando eventuais pontos deteriorados no sistema; e. Periodicamente, realizada por profissional habilitado e capacitado a exercer esta atividade, com emissão de documenta4.24 Manutenção, inspeção e documentação pertinente, em intervalos determinados, ção de um SPDA assim relacionados: • Um ano, para estruturas contendo munição ou explosivos, ou em locais A eficácia de qualquer SPDA depende da expostos à corrosão atmosférica severa sua instalação, manutenção e métodos de (regiões litorâneas, ambientes industriais com atmosfera agressiva etc.), ou ainda ensaio utilizados.

Inspeções, ensaios e manutenção não estruturas pertencentes a fornecedores de podem ser realizados durante a ameaça de serviços considerados essenciais(energia, água, sinais etc.). tempestades.

32 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

PARTE 4 DA NORMA NBR 5419/2015

5.1

5.

SPDA Interno

Na última parte da norma fornece as informações sobre as medidas de proteção para reduzir os riscos de dano permanente de sistema eletrônicos existentes nas estruturas. Danos permanentes nos sistemas eletrônicos podem ser causados pelo impulso eletromagnético da descarga atmosférica (LEMP) por meio de: • Surtos conduzidos ou induzidos transmitidos pelos cabos conectados aos sistemas; • Os efeitos dos campos eletromagnéticos irradiados diretamente para os próprios equipamentos.

Os surtos na estrutura podem originar de fontes externas ou internas à própria estrutura: • Surtos com origem externa à estrutura são criados por descargas atmosféricas que atingem as linhas entrando na estrutura, ou o solo próximo a elas, e são transmitidos aos sistemas elétricos e eletrônicos dentro da estrutura por meio destas linhas; • Surtos com origem interna à estrutura são criados por descargas atmosféricas que atingem a própria estrutura ou o solo próximo a ela.

Ou seja, na parte 4 da norma NBR é fornecido todas as informações para o projeto, instalação, inspeção, manutenção e ensaio de sistemas de proteção elétricos e eletrônicos (Medidas de Proteção contra Surtos – MPS) para reduzir o risco de danos permanentes internos à estrutura devido aos impulsos eletromagnéticos de descargas atmosféricos (LEMP).

A proteção contra LEMP é baseada no conceito de zonas de proteção contra raios (ZPR), onde o volume contendo sistemas que devem ser protegidos deve ser dividido em ZPR. Parte 4 da Norma NBR 5419/2015 | 33

Medidas de proteção contra surtos c. Sobtensões transmitidas por MPSs - Zonas de Proteção Contra linhas (elétricas e tubulações metálicas) que adentram a estrutura, devido a descargas Descarga Atmosférica (ZPR) atmosféricas diretas nas linhas ou nas suas 5.2

Ainda dentro do SPDA Interno existem as medidas de proteção contra surtos MPSs Zonas de proteção contra raios - ZPR que estão associadas à parte do espaço confinado onde a severidade dos impulsos eletromagnéticos (LEMPs) é compatível com a suportabilidade dos sistemas internos existentes.

A proteção (contra LEMP) serve para reduzir as falhas de sistemas internos, para isto o sistema ou equipamento a ser protegido deve estar localizado dentro de uma zona de proteção ZPR 1.

A proteção é conseguida através de medidas de proteção contra surtos (MPS), aplicadas com o objetivo de blindagem magnética para atenuar o campo magnético indutor; e/ou por meio de encaminhamento adequado da fiação para reduzir os laços sujeitos à indução. Deve ser prevista na fronteira da ZPR, uma ligação equipotencial para partes metálicas e sistemas que cruzam esta fronteira.

A ligação equipotencial realizada através de condutores de equipotencialização e/ou por dispositivos de proteção contra surtos (DPS).

Medidas como o uso de cabos blindados, o encaminhamento de cabos por condutos metálicos ou próximos a grandes estruturas condutoras são geralmente mais eficientes e espacialmente mais abrangentes em alta frequência.

A norma NBR 5419-2015 orienta o projetista e o instalador para limitar: a. Sobtensões devido a descargas atmosféricas na estrutura, resultando de acoplamento resistivo e indutivo; b. Sobtensões devido a descargas atmosféricas próximas da estrutura, resultando de acoplamento indutivo;

34 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

proximidades;

d. Campo magnético acoplado diretamente aos aparelhos.

O uso de interfaces isolantes, ou seja, dispositivos capazes de reduzir surtos conduzidos nas linhas que adentram às ZPR e/ou um adequado arranjo coordenado de DPS, que limitam as sobtensões a valores abaixo da tensão nominal suportável de impulso do sistema a ser protegido, é também eficiente medida de proteção.

Denomina-se ZPR ou lightning protection zone – LPZ, como o volume onde o ambiente eletromagnético é definido. O contorno de uma ZPR não é necessariamente limitado por elementos físicos (p.ex.: paredes, piso e teto). a. ZPR 0: zona onde a ameaça é devido à queda direta e ao campo eletromagnético total da descarga atmosférica. Os sistemas e equipamentos internos podem estar sujeitos à corrente total ou parcial da descarga atmosférica; b. ZPR 0: zona protegida contra queda direta, mas onde a ameaça é o campo eletromagnético total da descarga atmosférica. Os sistemas e equipamentos internos podem estar sujeitos à corrente parcial da descarga atmosférica; c. ZPR 1: zona onde a corrente de surto é limitada por uma divisão da corrente da descarga atmosférica e pela aplicação de interfaces isolantes e/ou DPS na fronteira.

Uma blindagem espacial pode atenuar o campo eletromagnético da descarga atmosférica e; d. ZPR 2, ..., n: zona onde a corrente de surto pode ser ainda mais limitada por uma divisão da corrente da descarga atmosférica e pela aplicação de interfaces isolantes e/ou DPS adicionais na fronteira.

Uma blindagem espacial adicional pode ser usada para atenuar ainda mais o campo eletromagnético da descarga atmosférica.

Nas ZPR, considerando o sentido da montante para a jusante, há uma redução dos LEMP. A estrutura ou conteúdo a ser protegido deve estar em uma ZPR cujas características eletromagnéticas sejam compatíveis com sua capacidade de suportar solicitações de forma a evitar e/ou reduzir o dano físico ou falha de sistemas elétricos e eletrônicos devido à sobretensões.

Ou seja, em resumo as medidas de proteção contra surtos MPS devem seguir a figura a seguir:

Figura 5.1: Medidas de proteção contra surtos MPS por zonas de Proteção Contra Descarga Atmosférica (ZPR)

Parte 4 da Norma NBR 5419/2015 | 35

5.3

Projetos MPS

MPS podem ser projetados para proteção de equipamentos contra surtos e campos eletromagnéticos.

Existem diversos exemplos de projetos de MPS usando medidas de proteção como SPDA, blindagens eletromagnéticas e a coordenação de DPS. Outro exemplo do MPSs, é possível observar o esquema a seguir, incluindo a blindagem, ZPRs e o DPSs:

Figura 5.2: Medidas de proteção contra surtos MPS por zonas de Proteção Contra Descarga Atmosférica (ZPR) incluindo blindagem e DPS

Considerando as MPSs no roteamento de condutores, é possível entender a diferença de um sistema de acordo com a norma e fora da norma, conforme figura a seguir:

Figura 5.3: Sistema MPSs certo e errado

36 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

Dentro das Medidas de Proteção contra Surtos (MPS), as medidas básicas de proteção contra LEMP incluem os itens a seguir:

a. Medidas de aterramento e equipotencialização; O sistema de aterramento conduz e dispersa as correntes da descarga atmosférica para o solo. A rede de equipotencialização minimiza as diferenças de potencial e pode reduzir o campo magnético. O aterramento e equipotencialização adequados estão baseados em um sistema combinado, sendo composto por:

• O subsistema de aterramento (dispersando as correntes da descarga atmosférica no solo);

• A malha de equipotencialização (minimizando as diferenças de potencial e reduzindo o campo magnético.

b. Blindagem magnética; As blindagens magnéticas podem reduzir o campo eletromagnético assim como a intensidade dos surtos induzidos internamente. Um roteamento adequado das linhas internas também pode minimizar a intensidade dos surtos induzidos internamente.

Ambas as medidas são eficazes em reduzir falhas permanentes de sistemas internos.

Blindagens espaciais atenuam campos magnéticos dentro da ZPR, decorrentes de descargas atmosféricas diretas ou próximas à estrutura, e reduzem internamente os surtos.

Blindagem de linhas internas, utilizando cabos blindados ou dutos blindados, minimiza surtos induzidos internamente.

Roteamento de linhas internas pode minimizar laços de indução e reduzir surtos.

Blindagem de linhas externas entrando na estrutura limita os surtos conduzidos para dentro dos sistemas internos.

c. Coordenação de DPS Um sistema coordenado de DPS minimiza os efeitos de surtos originados interna ou externamente.

A proteção contra surtos dos sistemas internos necessita uma abordagem sistemática consistindo na coordenação de DPS para as linhas de energia e sinal. As regras para seleção e instalação de um sistema coordenado de DPS são similares para ambos os casos. d. Interfaces isolantes Interface isolantes minimizam os efeitos de surtos em linhas entrando na ZPR, reduzindo os efeitos dos LEMP. A proteção das interfaces contra sobtensões, quando necessárias pode ser alcançada usando-se DPS. Aterramento e equipotencialização devem sempre ser assegurados, particularmente a equipotencialização de todos os condutores de serviços diretamente ou por meio do uso de DPS, no ponto de entrada da estrutura.

Outras MPS podem ser utilizadas sozinhas ou combinadas MPS devem suportar o desgaste operacional esperado no local da instalação (ex. desgaste de temperatura, umidade, atmosfera corrosiva, vibração, tensão e corrente).

5.4

5.5

Inspeção das MPS

A inspeção compreende a conferencia da documentação técnica, inspeção visual e medições.

5.6

Manutenção das MPS

Após a inspeção, todos os problemas observados devem ser corrigidos imediatamente. Se necessário, a documentação técnica deve ser atualizada.

Gerenciamento do MPS

Para alcançar um sistema de proteção eficiente e economicamente viável, o projeto deve ser desenvolvido durante a concepção inicial da edificação e antes do início da sua construção.

Esta recomendação possibilita para a passagem dos cabos e para a localização dos equipamentos.

Parte 4 da Norma NBR 5419/2015 | 37

Apêndice: Resumo Geral – Exemplo de Aterramento em um prédio Neste tópico tentaremos resumir os passos e cuidados a serem tomados na elaboração de projetos.

O exemplo exposto será de um edifício, por ser um sistema de dimensionamento mais complexo e também as que em geral sofrem maiores danos principalmente no tocante a descargas laterais.

O primeiro passo consiste em fazer os cálculos da parte 2 da NBR5419/2015 para determinar a classe de proteção e a proteção interna.

Ao projetar a captação o primeiro passo consiste em distribuir condutores metálicos pela periferia da edifi¬cação, com fechamentos de acordo com a norma, distribuindo as descidas também de acordo com a tabela anexa. Deverá ser dada preferência para as quinas da edifi¬cação.

O uso de mastros com captores Franklin em prédios altos visa a proteção localizada de antenas e outras estruturas existentes no topo da edificação, devendo o restante do prédio ser protegido pelos cabos que compõem a malha da Gaiola de Faraday.

As descidas deverão ser distribuídas ao longo do perímetro do prédio, de acordo com o nível de proteção com preferência para os cantos.

Este espaçamento deverá ser médio e sempre arredondado para cima. Um cuidado deverá ser tomado ao especifi¬car os condutores de descida, pois edi¬ficações com altura superior a 20 metros estão expostas a descargas laterais, assumindo assim também a função de captor.

Caso o prédio esteja com a estrutura de concreto executada e o reboco não tenha

38 | Apostila SPDA – Norma NBR 5419/2015

ainda sido iniciado, os condutores (de cobre) poderão ser fixados por baixo do reboco, eliminando assim os efeitos estéticos indesejáveis.

Para edificações com a fachada já pronta, os cabos (descidas e anéis) poderão ser fi-xados diretamente sobre o acabamento.

Neste caso, poderá ser usada a barra chata de alumínio minimizando substancialmente os efeitos estéticos.

Os anéis deverão ser executados até a captação, podendo também serem ¬fixados por baixo do reboco (cobre) ou por cima do acabamento da fachada com cabo de Alumínio ou barra chata de alumínio.

Quanto a malha de aterramento consiste em circundar a edificação com cabo de cobre nu # 50mm² a 50 cm de profundidade, formando um anel fechado, e colocar uma haste de aterramento tipo “Copperweld” de alta camada (250 µ) em cada descida, conectada ao anel através de soldas exotérmicas.

A equalização de potenciais deverão ser executadas no nível do solo, sua instalação deverá ser executada com espaçamento idêntico ao das descidas interligando todas as descidas horizontalmente.

O aterramento então recebe as correntes elétricas das descidas e as dissipam no solo.

Para um bom dimensionamento da malha de aterramento é imprescindível a execução prévia de uma prospecção da resistividade de solo, exceto no caso do sistema estrutural.

No nível do solo e dos anéis deverão ser equalizados os aterramentos do neutro da concessionária elétrica, do terra da concessionária de telefonia, outros terras de eletrônicos e de elevadores (inclusive trilhos metálicos), tubulações metálicas de incêndio e gás (inclusive o piso da casa de gás quando houver), tubulações metálicas de água, recalque, etc. Para isto, deverá ser

definido uma posição estratégica para instalação de uma caixa de equalização de potenciais principal (TAP) que deverá ser interligada à malha de aterramento. No nível dos anéis deverão ser instaladas outras caixas de equalização secundárias, conectadas às ferragens estruturais, e interligadas através de um condutor vertical conectado à caixa de aterramento principal.

A ligação da caixa de equalização bem como as tubulações metálicas poderão ser executadas antes da execução do contra piso dos apartamentos.

As Normas Técnicas pertinentes aos assuntos são basicamente: NBR 5419 - Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas NBR 5410 - Instalações Elétricas de Baixa Tensão NBR 5418 - Instalações em Áreas Classificadas NR 10 - Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade.

Figura A.1: predial

SPDA instalado em um edificação

Apêndice | 39