Instalações de Pára- Ráios Prediais

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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. SPDA pode ser divididoem 3 partes: • - rede captora de descargas • - descidas • - aterramentos • Rede de eqüipotencialização  é a quarta parte

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

8. VOLUME DE PROTEÇÃO DE UM ELEMENTO CAPTOR

9. 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

10. CONE SEMI-CIRCULAR • INDÍCIOS: • 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)

11. MODELO ELETROGEOMÉTRICOAPLICAÇÃO 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”

12. MODELO ELETROGEOMÉTRICOAPLICAÇÃO A ESTRUTURAS

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

14. ESFERA ROLANTE

15. 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

16. 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)

17. Cortesia TERMOTÉCNICA Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJInstalações Elétricas

18. Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJInstalações Elétricas Estrutural Cortesia TERMOTÉCNICA

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

20. DESCIDAS

21. 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

22. NÍVEIS DE PROTEÇÃONBR-5419

23. REDE CAPTORA NBR-5419

24. 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

25. 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

26. 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);

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

28. 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;

29. TESTES DE CONTINUIDADE

30. NBR-5419 • a norma deixa explícito quedeverão 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

31. 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

32. 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)

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