UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL UNIJUI DARLAN RÉGIS FISCHER

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1 UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL UNIJUI DARLAN RÉGIS FISCHER ANÁLISE DE RISCO E PROPOSTA DE PDA PARA UMA EDIFICAÇÃO UNIVERSITÁRIA SANTA ROSA 2018 Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

2 DARLAN RÉGIS FISCHER ANÁLISE DE RISCO E PROPOSTA DE PDA PARA UMA EDIFICAÇÃO UNIVERSITÁRIA Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia de Segurança do Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho. Orientadora: Caroline Daiane Radüns SANTA ROSA 2018 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

3 DARLAN RÉGIS FISCHER ANÁLISE DE RISCO E PROPOSTA DE PDA PARA UMA EDIFICAÇÃO UNIVERSITÁRIA Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelos membros da banca examinadora. Santa Rosa, 01 de Março de BANCA EXAMINADORA Prof. Caroline Daiane Raduns - Orientadora Mestrado em Engenharia pela Universidade de Passo Fundo Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Universidade de São Paulo Especialista em Engenharia de Avaliações e Perícias pela UNIJUÍ Graduação em Engenharia Elétrica pela UNIJUÍ Prof. Lia Geovana Sala Mestrado em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Santa Catarina Graduação em Engenharia Civil pela UNIJUÍ Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

4 AGRADECIMENTOS Agradeço em especial a Deus, que é meu Senhor e minha fonte de vida, por ter me transmitido saúde e perseverança durante a realização deste trabalho. Agradeço aos meus familiares, que de alguma forma ou outra sempre estiveram me proporcionando apoio, amizade, carinho e compreensão durante meus estudos enquanto acadêmico. Agradeço ao Prof. Caroline Daiane Radüns, por toda a sua orientação, disponibilidade e ajuda na realização desse trabalho. Por fim, agradeço a todos os professores e colegas do curso de Engenharia de Segurança do Trabalho pelos ensinamentos, ajuda e companheirismo ao decorrer do curso. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

5 RESUMO FISCHER, D. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUÍ, Santa Rosa, Por muito tempo, a Engenharia de Segurança do Trabalho por meio de normas técnicas, como a NBR 5419, vem garantindo a minimização dos riscos quando se trata de descargas atmosféricas através do dimensionamento de Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA). No entanto grande parte das edificações não possuem este sistema de proteção instalado, ou as que possuem, possam estar com o mesmo atuando de forma ineficiente, podendo sofrer uma série de prejuízos, tanto na própria estrutura, como também nas pessoas que nela habitam, caso a mesma venha a ser atingida por uma eventual descarga atmosférica. Pensando nesse cenário, este trabalho tem como base desenvolver um estudo de aplicação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas na edificação do DCEEng Unijuí. Os conceitos utilizados abordam temas como dimensionamento e métodos de instalação do sistema de proteção, cálculo de classe de SPDA, materiais utilizados, quantidade de hastes para captação, quantidade de descidas, tipo de aterramento e para facilitar os cálculos matemáticos ao usuário foi desenvolvido uma planilha experimental no software Microsoft Excel, que analisa se a edificação encontra-se efetivamente protegida contra danos de uma possível descarga atmosférica agilizando assim o processo de avaliação e conclusão do projeto. Palavras-chaves: descargas atmosféricas, Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA), segurança do trabalho, NBR5419:2015, edificações. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

6 ABSTRACT FISCHER, D. Risk Analysis and PDA Propostal for a University Building. Final Project. Specialization course in Work Safety Engineering, Regional University in the Northwest of the State of Rio Grande do Sul UNIJUÍ, Santa Rosa, For a long time, the Engineering of Safety of Work by means of technical standards, such as NBR 5419, has been guaranteeing the minimization of the risks when it comes to atmospheric discharges through the design of Protection Systems against Atmospheric Discharge (SPDA). However, most of the buildings do not have this protection system installed, or those that have, can be with the same acting inefficiently, and can suffer a series of damages, both in the structure itself, as well as in the people who inhabit it, if the same can be reached by an eventual atmospheric discharge. Considering this scenario, this work is based on the development of a study of the application of a system to protect against atmospheric discharges in the construction of DCEEng - Unijuí. The concepts used deal with topics such as design and methods of installation of the protection system, calculation of SPDA class, materials used, number of stems used for abstraction, number of descents, type of ground and to facilitate mathematical calculations to the user. an experimental worksheet in Microsoft Excel software, which analyzes whether the building is effectively protected against damage from a possible atmospheric discharge, thus speeding up the project evaluation and conclusion process. Keywords: atmospheric discharges, Atmospheric Discharge Protection System (SPDA), work safety, NBR5419: 2015, buildings. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Distribuição das cargas elétricas das nuvens e do solo Figura 2 - Formação da descarga atmosférica Figura 3 - Mapa Isoceráunico do Brasil Figura 4 - Esquema de proteção segundo a NBR 5419: Figura 5 - Procedimento para avaliação da necessidade de proteção e para selecionar as medidas de proteção Figura 6 - Área de exposição equivalente AD Figura 7 - Estrutura com forma complexa Figura 8 - Áreas de exposição equivalentes (AD, AM, AI, AL) Figura 9 - Elementos que compõem o SPDA Figura 10 - Captor tipo Franklin Figura 11 - Cone correspondente ao Método de Proteção Franklin Figura 12 - Método de proteção da esfera rolante Figura 13 - Localização dos fatores para determinação da altura do captor Figura 14 - Método de proteção Gaiola de Faraday Figura 15 - Malha de Aterramento Figura 16 - Equipamento Megger Figura 17 - Divisão de diferentes ZPR Figura 18 - MPS usando blindagem espacial e um conjunto de DPS coordenado Figura 19 - MPS usando blindagem espacial em ZPR 1 e DPS na entrada Figura 20 - MPS utilizando linhas internas blindadas e proteção através de DPS na entrada de ZPR Figura 21 - MPS usando somente um sistema coordenado de DPS Figura 22 - Integração de partes condutoras de sistemas internos em uma interligação para equipotencialização Figura 23 - Densidade de Descarga Atmosféricas para Terra (NG) na cidade de Ijuí Figura 24 - Fator instalação da linha e comprimento aproximado da seção da linha Figura 25 - Haste de captação do sistema de SPDA Figura 26- Instalação de um captor na edificação Figura 27- Raio mínimo de proteção com um captor centralizado na edificação Figura 28- Instalação de dois captores na edificação Figura 29 - Instalação da malha captora na edificação Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

8 Figura 30 - Simulação das descidas na edificação do DCEEng Figura 31 - Detalhamento do sistema de descida do DCEEng Figura 32 - Malha de aterramento fechada Figura 33 - Detalhamento do subsistema de aterramento Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

9 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Efeito das descargas atmosféricas de acordo com o tipo de estrutura Tabela 2 - Tipos de danos e perdas de acordo com o ponto de impacto da descarga atmosférica Tabela 3 - Valores de risco tolerável RT Tabela 4- Fator de localização da estrutura CD Tabela 5 - Fator tipo de linha CT Tabela 6 - Fator ambiental da linha CE Tabela 7 - Fator de instalação da linha CI Tabela 8 - Valores de probabilidade PTA Tabela 9 - Valores da probabilidade PB Tabela 10 - Valores de PSPD em função do nível de proteção (NP) do DPS projetado.. 46 Tabela 11 - Valores dos fatores CLD e CLI de acordo com as condições de blindagem, aterramento e isolamento Tabela 12 - Definição dos parâmetros KS1, KS2, KS3 e KS Tabela 13 - Valor do fator KS Tabela 14 - Valor da probabilidade PTU em função das medidas de proteção a serem instaladas Tabela 15 - Valor da probabilidade PEB em função do nível de proteção para qual os DPS foram projetados Tabela 16 - Valores de PLD em função da resistência da blindagem do cabo e da tensão suportável de impulso Tabela 17 - Valores de probabilidade PLI em função do tipo de linha e da tensão suportável de impulso Tabela 18 - Tipo de perda L1: Valores da perda para cada zona Tabela 19 - Tipo de perda L1: Valores médios típicos de LT, LF e LO Tabela 20 - Fator de redução rt de acordo com o tipo da superfície do solo ou piso Tabela 21 - Fator de redução rp de acordo com as providências tomadas para reduzir as consequências de um incêndio Tabela 22 - Fator de redução rf em função do risco de incêndio ou explosão na estrutura..55 Tabela 23 - Fator hz aumentando a quantidade relativa de perda na presença de um perigo especial Tabela 24 - Perda L2 valores de perda para cada zona Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

10 Tabela 25 - Perda L2: valores de LF e LO Tabela 26 - Valores de perda para cada zona Tabela 27 - Perda L3 Valor do fator LF Tabela 28 - Perdas L4: valores de perda para cada zona Tabela 29 - Tipo de perda L4: valores médios típicos de LT, LF e LO Tabela 30 - Relação entre níveis de proteção para descargas atmosféricas e classe de SPDA Tabela 31 Espessura mínima de chapas metálicas ou tubulações metálicas em sistema de captação Tabela 32 - Valores do raio da esfera rolante de acordo da classe do SPDA Tabela 33 - Valores do método das malhas em função da classe do SPDA Tabela 34 - Valores das distâncias entre os condutores de descida de acordo com a classes do SPDA Tabela 35 - Relação k e n Tabela 36 - Material, configurações e área de seção mínima dos condutores de captação, hastes captoras e condutores de descida Tabela 37 - Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento. 75 Tabela 38 - Dimensões mínimas dos condutores que interligam diferentes barramentos de equipotencialização Tabela 39 - Dimensões mínimas dos condutores que interligam as instalações metálicas internas aos barramentos de equipotencialização Tabela 40 - Isolação do SPDA externo: valores do coeficiente ki Tabela 41 - Isolação do SPDA externo: valores do coeficiente km Tabela 42 - Isolação do SPDA externo: valores do coeficiente ki Tabela 43 - Materiais e dimensões das barras e condutores de equipotencialização Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

11 LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 - Formato característico de uma onda de descarga atmosférica Gráfico 2- Ângulo de proteção correspondente à classe de SPDA Gráfico 3 Análise do ângulo mínimo de proteção Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

12 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS AD isolada; Área de exposição equivalente para descargas atmosféricas a uma estrutura ADJ Área de exposição equivalente para descargas atmosféricas a uma estrutura; AD Área de exposição equivalente atribuída a uma saliência elevada na cobertura; AI linha; AL Área de exposição equivalente para descargas atmosféricas perto de uma Área de exposição equivalente para descargas atmosféricas em uma linha; AM estrutura; Área de exposição equivalente para descargas atmosféricas perto de uma BEL BEP ca cb cc CD CDJ CE ce CI CL Barramento de Equipotencialização Local; Barramento de Equipotencialização Principal; Valor dos animais em uma zona, em espécie; Valor do edifício relevante a zona, em espécie; Valor do conteúdo em uma zona, em espécie; Fator de localização; Fator de localização de uma estrutura adjacente; Fator ambiental; Valor total dos bens em locais perigosos fora da estrutura, em espécie; Fator de instalação de uma linha; Custo anual das perdas totais na ausência de medidas de proteção; CLD Fator dependente da blindagem, aterramento e condições de isolação da linha para descargas atmosféricas na linha; CLI Fator dependente da blindagem, aterramento e condições de isolação da linha para descargas atmosféricas perto da linha; Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

13 CP CPM Custo das medidas de proteção; Custo anual das medidas de proteção selecionadas; cs espécie; Valor dos sistemas internos (incluindo suas atividades) em uma zona, em CT ct cz Fator de tipo de linha para um transformador AT/BT na linha; Valor total da estrutura, em espécie; Valor dos animais em uma zona, em espécie; DCEEng Departamento de Ciências Exatas e Engenharias; DPS D1 D2 D3 Dispositivo de Proteção contra Surtos; Ferimentos a seres vivos por choque elétrico; Danos físicos; Falhas de sistemas eletroeletrônicos; ELAT Grupo de Eletricidade Atmosférica; H HJ hz INPE KMS KS1 Altura da estrutura; Altura de uma estrutura adjacente; Fator de aumento de perda quando um perigo especial está presente; Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais; Fator relevante ao desempenho das medidas de proteção contra LEMP; Fator relevante à efetividade da blindagem por malha de uma estrutura; KS2 de uma estrutura; Fator relevante à efetividade da blindagem por malha dos campos internos KS3 KS4 L La Fator relevante às características do cabeamento interno; Fator relevante à tensão suportável de impulso de um sistema; Comprimento da estrutura; Comprimento da estrutura adjacente; LA Perda relacionada aos ferimentos a seres vivos por choque elétrico (descargas atmosféricas à estrutura); Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

14 LB Perda em uma estrutura relacionada a danos físicos (descargas atmosféricas à estrutura); LC estrutura); Perda relacionada à falha dos sistemas internos (descargas atmosféricas à LE Perda adicional quando os danos envolvem estruturas ao redor; LEMP Lightning Eletromagnectic Impulse LF LFE LFT LL Perda em uma estrutura devido a danos físicos; Perda devido a danos físicos fora da estrutura; Perda total devido a danos físicos dentro e fora da estrutura; Comprimento de uma seção da linha; LM Perda relacionada à falha de sistemas internos (descargas atmosféricas perto da estrutura); LO LT Perda em uma estrutura devido à falha de sistemas internos; Perda devido a ferimentos por choque elétrico; LU Perda relacionada a ferimentos de seres vivos por choque elétrico (descargas atmosféricas na linha); LV linha); LW linha); LX Perda em uma estrutura devido a danos físicos (descarga atmosférica na Perda devido à falha de sistemas internos (descargas atmosféricas na Perda consequente a danos relevantes à estrutura; LZ perto da linha); Perda relacionada à falha de sistemas internos (descargas atmosféricas L1 L2 L3 L4 m Perda de vida humana; Perda de serviço ao público; Perda de patrimônio cultural; Perda de valor econômico; Taxa de manutenção; Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

15 MPS NBR Medidas de Proteção contra Surtos; Norma Brasileira; ND estrutura; NDJ Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas em uma Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas em uma estrutura adjacente; NG Densidade de descargas atmosféricas para a terra; NI uma linha; Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas perto de NL linha; Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas a uma NM uma estrutura; Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas perto de nt NX Número total de pessoas (ou usuários atendidos) esperado; Número de eventos perigosos por ano; nz servidos); Número de possíveis pessoas em perigo (vítimas ou usuários não P Probabilidade de danos; PA Probabilidade de ferimentos de seres vivos por choque elétrico (descargas atmosféricas à estrutura); PB estrutura); PC estrutura); PEB Probabilidade de danos físicos à estrutura (descargas atmosféricas à Probabilidade de falha de sistemas internos (descargas atmosféricas à Probabilidade de reduzir PU e PV dependendo das características da linha e da tensão suportável do equipamento quando EB (ligação equipotencial) é instalada; Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

16 PLD Probabilidade de reduzir PU, PV e PW dependendo das características da linha e da tensão suportável do equipamento (descargas atmosféricas na linha conectada); PLI Probabilidade de reduzir PZ dependendo das características da linha e da tensão suportável do equipamento (descargas atmosféricas perto da linha conectada); PM Probabilidade de falha de sistemas internos (descargas atmosféricas perto da linha conectada); PMS Probabilidade de reduzir PM dependendo da blindagem, cabeamento e da tensão suportável do equipamento; PPCI Plano de Prevenção Contra Incêndio; PSPD Probabilidade de reduzir PC, PM, PW e PZ quando um sistema coordenado de DPS está instalado; PTA Probabilidade de reduzir PA dependendo das medidas de proteção contra tensões de toque e passo; PU Probabilidade de ferimentos de seres vivos por choque elétrico (descargas atmosféricas perto da linha conectada); PV linha conectada); PW linha conectada); PX estrutura); PZ Probabilidade de danos físicos à estrutura (descarga atmosféricas perto da Probabilidade de falha de sistemas internos (descargas atmosféricas na Probabilidade de danos relevantes à estrutura (descargas atmosféricas à Probabilidade de falha de sistemas internos (descargas atmosféricas perto da linha conectada); R Risco; RA estrutura); Componente de risco (ferimentos a seres vivos descarga atmosférica na Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

17 RB estrutura); RC na estrutura); Componente de risco (danos físicos na estrutura descarga atmosférica na Componente de risco (falha dos sistemas internos descarga atmosférica rf Fator redutor de perda dependente do risco de incêndio; RM Componente de risco (falha dos sistemas internos descarga atmosférica perto da estrutura); rp RS RT rt Fator redutor de perda devido às precauções contra incêndio; Resistência da blindagem por unidade de comprimento de um cabo; Risco tolerável; Fator de redução associado ao tipo de superfície do solo; RU linha conectada); RV linha conectada); RW Componente de risco (ferimentos a seres vivos descarga atmosférica na Componente de risco (danos físicos na estrutura descarga atmosférica na Componente de risco (falha dos sistemas internos descarga atmosférica na linha conectada); RX Componente de risco para uma estrutura; RZ perto da linha); Componente de risco (falha dos sistemas internos descarga atmosférica R1 R2 R3 R4 Risco de perda de vida humana em uma estrutura; Risco de perda de serviço ao público em uma estrutura; Risco de perda de patrimônio cultural em uma estrutura; Risco de perda de valor econômico em uma estrutura; R 4 Risco R4 quando medidas de proteção forem adotadas; S SL Estrutura; Seção de uma linha; SPDA Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas; Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

18 S1 S2 S3 S4 TD Fonte de dano descargas atmosféricas na estrutura; Fonte de dano descargas atmosféricas perto da estrutura; Fonte de dano descargas atmosféricas na linha; Fonte de dano descargas atmosféricas perto da linha; Dias de tempestades por ano; te da estrutura; tz perigoso; Tempo, em horas por ano, da presença de pessoas em locais perigosos fora Tempo, em horas por ano, que pessoas estão presentes em um local UW w W WJ ZPR ZS Tensão suportável nominal de impulso de um sistema; Largura da malha; Largura da estrutura; Largura da estrutura adjacente; Zona de Proteção contra Raios; Zonas de uma estrutura; Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

19 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO CONTEXTO Objetivos de Pesquisa REVISÃO DA LITERATURA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Como são formadas as descargas atmosféricas Características da descarga atmosférica Recomendações para proteção de seres humanos Descargas Atmosféricas no Brasil PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Danos provocados pelas descargas atmosféricas Necessidade da instalação do SPDA Medidas de proteção ANÁLISE DAS COMPONENTES DE RISCO Componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas na estrutura Componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas perto da estrutura Componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas a uma linha conectada à estrutura Componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas perto de uma linha conectada à estrutura Análise do número anual N de eventos perigosos AVALIAÇÃO DA PROPABILIDADE DE DANOS Probabilidade PA de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar ferimentos a seres vivos por meio de choque elétrico Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

20 2.4.2 Probabilidade PC de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar falha a sistemas internos Probabilidade PM de uma descarga atmosférica perto de uma estrutura causar falha em sistemas internos Probabilidade PU de uma descarga atmosférica em uma linha causar ferimentos a seres vivos por choque elétrico Probabilidade PV de uma descarga atmosférica em uma linha causar danos físicos Probabilidade PW de uma descarga atmosférica em uma linha causar falha de sistemas internos Probabilidade PZ de uma descarga atmosférica perto de uma linha que entra na estrutura causar falha dos sistemas internos ANÁLISE DE QUANTIDADE DE PERDA LX Perda de vida humana (L1) Perda inaceitável de serviço ao público (L2) Perda inaceitável de patrimônio cultural (L3) Perda valor econômico (L4) SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGA ATMOSFÉRICA SPDA Classe SPDA Projeto SPDA Inspeção e manutenção de um SPDA MEDIDAS DE PROTEÇÃO CONTRA ACIDENTES COM SERES VIVOS Medidas de proteção contra tensão de toque Medidas de proteção contra tensão de passo METODOLOGIA ESTUDO DE CASO Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

21 4.1 VERIFICAÇÃO DA NECESSIDADE DE SPDA NO PRÉDIO DO DCEENG UNIJUÍ IJUÍ Análise do Número Anual N de eventos perigosos Avaliação da Probabilidade Px de Danos Análise da quantidade de perda LX Análise dos riscos Rx INSTALAÇÃO DO SPDA Definição dos subsistemas do SPDA CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÊNDICE I EDIFICAÇÃO SEM INSTALAÇÃO DE SPDA APÊNDICE II EDIFICAÇÃO COM SPDA CLASSE IV INSTALADO SEM USO DE DPS APÊNDICE III EDIFICAÇÃO COM SPDA CLASSE IV E SISTEMA DE DPS INSTALADO APÊNDICE IV EDIFICAÇÃO COM SPDA CLASSE II INSTALADO Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

22 22 1. INTRODUÇÃO O termo descargas atmosféricas é definido pela NBR 5419: 2015 como uma descarga elétrica de origem atmosférica entre uma nuvem e a terra ou entre nuvens, consistindo em um ou mais impulsos de vários quiloampère. Atualmente, a incidência de descargas atmosféricas tem aumentado consideravelmente em todos os lugares, sendo o Brasil, o país com maior incidência de raios no mundo, isso devido ser considerado o país com a maior zona tropical do planeta, e, portanto, tão favorável à formação de tempestades. Os resultados das descargas atmosféricas são completamente devastadores, podendo causar uma série de prejuízos, tanto em estruturas (fogo, explosão, etc.), como também, principalmente à vida humana. Devido à natureza devastadora da descarga atmosférica quando tem o ponto de impacto o ser humano, ou se o mesmo estiver nas proximidades de um ponto de impacto, haverá alta probabilidade de um eletrocutamento em função da passagem de corrente elétrica no corpo, podendo acarretar graves lesões e até mesmo a morte. Em função da gravidade das consequências de uma descarga há a preocupação de termos sistemas de proteção contra as descargas atmosféricas, para resguardar a segurança tanto dos equipamentos quanto da vida dos seres humanos. Uma forma eficaz de evitarmos esses danos é a instalação de Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA), que tem a finalidade de proteger as edificações, equipamentos, instalações elétricas, sistemas de telecomunicações, e também principalmente a vida humana, reduzindo assim múltiplos prejuízos. De maneira geral, o sistema, tem a função de captar e direcionar a corrente elétrica proveniente da descarga atmosférica para o sistema de aterramento garantindo a segurança patrimonial e a vida. Para entendimento do funcionamento e eficiência deste sistema, este trabalho conceitua-se em como são formadas as descargas atmosféricas, suas características e medidas de proteção. A questão principal do trabalho abrange a verificação da necessidade de instalação de Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas na edificação do DCEEng Unijuí de acordo com a norma NBR5419, que foi alterada no ano de 2015 ficando muito mais rigorosa. A norma atualizada, além de trazer os sistemas de proteção externo à estrutura já conhecidos pela NBR 5419: 2005, também estabelece medidas de proteção para os equipamentos elétricos e eletrônicos que se encontram no interior da estrutura. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

23 23 As questões secundárias seriam como atender a essa norma, quais seriam as providências que deveriam ser tomadas para tornar a edificação segura e dentro da legalidade da normativa. 1.1 CONTEXTO Neste trabalho de conclusão de curso, o tema abordado será o estudo da necessidade de instalação de um SPDA na edificação do DCEEng da UNIJUÍ de acordo com a NBR 5419: 2015, buscando aumentar o nível de proteção dos seres humanos e dos bens materiais contra as descargas atmosféricas. A escolha desse assunto, veio por meio das grandes alterações que a NBR 5419 sofreu no ano de 2015, estando mais rigorosa no dimensionamento dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, aumentando o nível de proteção das estruturas a serem estudadas, e também devido ao fato de que as descargas atmosféricas são grandes causadoras de lesões em seres humanos e de prejuízos materiais nas edificações Objetivos de Pesquisa Objetivo Geral Comprovar se é necessário a aplicação do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas na edificação do DCEEng Unijuí de acordo com a NBR 5419: Objetivos Específicos Análise da formação e dos danos causados pelas descargas atmosféricas. Se comprovado a necessidade de instalação de SPDA na estrutura, definir qual a classe a ser instalado. Analisar quais os métodos de instalação de SPDA, materiais utilizados, dimensionamento da quantidade de hastes de captação, de descidas e também do tipo de aterramento. Desenvolvimento de uma planilha experimental no software Microsoft Excel, para facilitar o desenvolvimento dos cálculos, e demonstrar os resultados do processo de avaliação do SPDA de uma forma mais eficaz. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

24 24 2 REVISÃO DA LITERATURA 2.1 DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Como são formadas as descargas atmosféricas No decorrer dos anos, diversas teorias foram estudadas para explicar como ocorre a formação das descargas atmosféricas. Segundo Mamede Filho (2010), a hipótese mais concreta, profere que as descargas atmosféricas são formadas pelo rompimento do meio dielétrico entre duas superfícies carregadas eletricamente e com polaridades opostas. Devido ao atrito entre as partículas de água presentes nas nuvens, existe uma elevada quantidade de cargas elétricas. Na Figura 1, é possível observar que as cargas elétricas positivas se encontram localizadas na parte superior da nuvem, enquanto as cargas negativas estão situadas na parte inferior da nuvem. Figura 1 - Distribuição das cargas elétricas das nuvens e do solo Fonte: (MAMEDE FILHO, 2010) A concentração de cargas elétricas positivas e negativas numa determinada região faz surgir uma diferença de potencial entre a terra e a nuvem. No entanto, o ar apresenta uma determinada rigidez dielétrica, normalmente elevada. O aumento dessa diferença de potencial, que se denomina gradiente de tensão, poderá atingir um valor que supere a rigidez dielétrica do ar interposto entre a nuvem e a terra, fazendo com que as cargas elétricas migrem na direção da terra, cujo fenômeno é conhecido como descarga-piloto (MAMEDE FILHO, 2010). Inicialmente é formada uma descarga-piloto descendente, onde ocorre a migração das cargas negativas da nuvem para à terra. A aproximação da descarga piloto descendente ao solo induz uma descarga ascendente, essa descarga é o deslocamento das cargas positivas do solo ao encontro da descarga-piloto descendente. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

25 25 Quando as duas descargas iniciais se juntam, descendente e ascendente, surge a descarga principal (Figura 2), de grande intensidade, que tem sentido da nuvem à terra. Figura 2 - Formação da descarga atmosférica Fonte: (MAMEDE FILHO, 2010) Segundo a NBR 5419: 2015, na maioria das vezes, as descargas atmosféricas descendentes ocorrem em locais planos e em estruturas mais baixas, enquanto que, para estruturas mais altas, as descargas atmosféricas ascendentes tornam-se predominantes Características da descarga atmosférica Ao longo do tempo, a partir de estudos desenvolvidos, ficou comprovado que a corrente de descarga possui uma única polaridade, em outras palavras, uma só direção. Além disso, também foi possível determinar o formato característico de uma onda de descarga atmosférica, como é mostrado no Gráfico 1. Gráfico 1 - Formato característico de uma onda de descarga atmosférica Fonte: (MAMEDE FILHO, 2010) A onda atinge o seu valor máximo de tensão V 2 num tempo T 2, compreendido entre 1 e 10 μs. Já o valor médio V 1, correspondente ao valor médio da cauda da onda, é atingido num intervalo de tempo T 1 de 20 a 50 μs, caindo para V Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

26 0, ao final de T 0 no intervalo de 100 a 200 μs. A onda de tensão característica foi normalizada para valores de T 1 = 50 μs e T 2 = 1,5 μs, normalmente conhecida como onda de 1,2 50 μs. Já a onda característica da corrente de descarga foi normalizada para T 1 = 20 μs e T 2 = 8 μs, também conhecida normalmente como onda de 8 20 μs (MAMEDE FILHO, 2010). A informação dos valores de tensão, tempo e dos percentuais de sua ocorrência, são de extrema importância para o dimensionamento dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) Recomendações para proteção de seres humanos Em muitos casos, no decorrer de tempestades, as pessoas tomam atitudes que podem colocar suas vidas em perigo. De acordo com Mamede Filho (2010), as principais medidas de proteção a serem tomadas durante as tempestades são as seguintes: As pessoas que estão banhando-se em praias, devem se retirar da água e procurar um abrigo que possa oferecer a melhor segurança; Nas quadras de esportes abertas, em que não há nenhum sistema de proteção, as pessoas devem se proteger sob as arquibancadas; Evitar permanecer em picos de morro; Evitar locais abertos, como estacionamentos e campos (áreas rurais); Operários que trabalham em topo das construções devem abandonar o local; Evitar permanecer debaixo de uma árvore isolada. Além disso, Mamede Filho (2010) acrescenta que, os melhores abrigos que as pessoas podem encontrar em situações de tempestade são: Estruturas que possuam proteção contra descargas atmosféricas; Grandes estruturas de concreto; Estruturas subterrâneas (túneis, estação de metrô, passarelas subterrâneas); Veículos em geral, desde que fechados completamente e com superfícies metálicas; Vias públicas, tendo ao seu redor edificações elevadas. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

27 Descargas Atmosféricas no Brasil De acordo com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), o Brasil é primeiro colocado entre os países na incidência de descargas atmosféricas. No Brasil, caem aproximadamente 50 milhões de descargas atmosféricas por ano, sendo que 90% das incidências são registradas no período da primavera e verão, as estações do ano com temperaturas mais elevadas. A explicação da alta incidência de descargas atmosféricas no Brasil, é em relação a situação geográfica em que o país se encontra. É o maior país em extensão da zona tropical do planeta onde o clima é mais quente e, logo, mais favorável à formação de tempestades e de raios. Segundo o INPE, entre os anos 2000 e 2014, a incidência de descargas atmosféricas no Brasil, provocou a morte de 1790 pessoas no país. No mapa isoceráunico do Brasil (Figura 3), é possível observar que a região de Manaus, é a região de maior incidência de raios no Brasil, mas se considerar a densidade, ou seja, o espaço territorial, os estados do Sul ganham maior destaque. Por outro lado, a região litorânea do Nordeste é a região com menor incidência de descargas atmosféricas no país. De acordo com informações do Grupo de Eletricidade Atmosférica (ELAT) do INPE (2009), a região da Amazônia deverá ter um aumento significante na incidência de descargas atmosféricas nas próximas décadas. Figura 3 - Mapa Isoceráunico do Brasil +- Fonte: (PORTAL O SETOR ELÉTRICO, 2012) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

28 PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Danos provocados pelas descargas atmosféricas A descarga atmosférica é um fenômeno natural que pode provocar diversos tipos de danos, tanto em pessoas como em estruturas. Entretanto, para que isso não ocorra, algumas medidas de proteção devem ser adotadas. A instalação de Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA) é a maneira mais eficaz para solucionar o problema. Quando uma descarga atmosférica atinge uma estrutura, podem ocorrer danos ao seu conteúdo, a seus ocupantes e à própria estrutura, além de, em alguns casos, gerar falhas aos sistemas internos. A considerar, entretanto, que cada estrutura será submetida a danos cuja extensão é determinada por alguns fatores, tais como: tipo de construção, função da estrutura, linhas elétricas e tubulações metálicas que adentram na construção, entre outros (SOUZA, 2016, p.29). Uma descarga atmosférica, não precisa necessariamente atingir uma estrutura para provocar estragos. De acordo com a NBR 5419: 2015, existem quatro situações em que descarga atmosférica pode causar danos, considerando o ponto de impacto: que entram na estrutura; S1: descarga atmosférica na própria estrutura; S2: descarga atmosférica próxima à estrutura; S3: descargas atmosféricas sobre linhas elétricas e tubulações metálicas S4: descargas atmosféricas próximas às linhas elétricas e tubulações metálicas que entram na estrutura. Dentre as quatro situações que a norma relata, a situação S1 é a que oferece maior estrago à estrutura, ao seu conteúdo e as pessoas, seguido por S3, S2 e S4, onde as duas últimas não colocam em risco a vida humana, apenas falhas nos sistemas elétricos e eletrônicos. Em consequência, as descargas atmosféricas podem causar três tipos de danos: D1: danos a vida humana devido à choque elétrico; D2: danos físicos (fogo, explosão, destruição mecânica, liberação de produtos químicos) devido aos efeitos das correntes das descargas atmosféricas, incluindo centelhamento; D3: falhas de sistemas internos decorrentes de pulsos eletromagnéticos. Na Tabela 1, pode ser visto os principais efeitos que as descargas atmosféricas podem causar em diferentes tipos de estruturas. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

29 29 Tabela 1 - Efeito das descargas atmosféricas de acordo com o tipo de estrutura Tipo de estrutura de acordo com sua finalidade e/ou conteúdo Efeito das descargas atmosféricas -Perfuração da isolação das instalações elétricas, incêndio e danos materiais. Casa de moradia -Danos normalmente limitados a objetos expostos ao ponto de impacto. -Falha de equipamentos e sistemas elétricos e eletrônicos instalados (ex: aparelhos de TV, computadores, modems, telefones). -Risco maior de incêndio e tensões de passo perigosas, assim como materiais. Edificação em zona rural Teatro ou cinema Hotel Escola Shopping centers Áreas de esportes Banco Empresas de seguros Estabelecimento comercial Hospital Casa de tratamento médico Casa para idosos Creche -Risco secundário devido à perda de energia elétrica e risco de vida dos animais de criação devido à falha de sistemas de controle eletrônicos de ventilação e suprimento de alimentos, etc. -Danos em instalações elétricas que tendem a causar pânico (ex: iluminação elétrica) -Falhas em sistemas de alarme de incêndio, resultando em atrasos nas ações de combate a incêndio. -Conforme acima, adicionando-se problemas resultantes da perda de comunicação, falha de computadores e perda de dados. -Conforme acima, adicionando-se os problemas relacionados a pessoas em tratamento médico intensivo e a dificuldade de resgatar pessoas incapazes de se mover. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

30 30 Prisão Indústria Museu e sítio arqueológico Igreja Estação de telecomunicações Estação de geração e transmissão de energia elétrica Fábrica de fogos de artifícios Trabalhos com munição -Efeitos adicionais dependendo do conteúdo das fabricas, que vão desde os menos graves até danos inaceitáveis e perda de população. -Perda de patrimônio cultural insubstituível. -Interrupções inaceitáveis de serviço ao público. -Incêndio e explosão com consequências à planta e arredores. Indústria química Refinaria Usina nuclear -Incêndio e mau funcionamento da planta com consequências prejudiciais ao meio ambiente local e global. Indústria e laboratório de bioquímica Fonte: (NBR 5419: 2015) Segundo a NBR : 2015, cada tipo de dano relevante para a estrutura a ser protegida, sozinho ou em combinações com outros, pode, em consequência, produzir diferentes perdas. O tipo de perda que pode ocorrer depende das características da própria edificação. Para este fim, são considerados os seguintes tipos de perdas, os quais podem aparecer como consequência de danos relevantes à estrutura: L1: perda de vida humana (incluindo-se danos permanentes); L2: perda de serviço público; L3: perda patrimônio cultural; L4: perda de valor econômico (estrutura e seu conteúdo, assim como interrupção das atividades). As perdas dos tipos L1, L2 e L3 podem ser consideradas como perdas de valor social, enquanto perdas do tipo L4 podem ser consideradas como perdas econômicas. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

31 A Tabela 2, mostra os danos e perdas relevantes para uma estrutura para diferentes pontos de impacto da descarga atmosférica. Tabela 2 - Tipos de danos e perdas de acordo com o ponto de impacto da descarga atmosférica 31 Ponto de Impacto Fonte de Dano Tipo de Dano Tipo de Perda D1 L1, L4 a Estrutura S1 D2 L1, L2, L3, L4 D3 L1 a, L2, L4 Nas proximidades de uma estrutura S2 D3 L1 b, L2, L4 Linhas elétricas ou tubulações metálicas conectadas à estrutura S3 D1 D2 D3 L1, L4 a L1, L2, L3, L4 L1 a, L2, L4 Proximidades de uma linha elétrica ou tubulações metálicas S4 D3 L1 b, L2, L4 a- Somente para propriedades onde pode haver perdas de animais. b- Somente para estruturas com risco de explosão, hospitais ou outras estruturas nas quais falhas de sistemas internos colocam a vida humana diretamente em perigo. Fonte: Adaptado (NBR 5419, 2015) Necessidade da instalação do SPDA Uma das principais alterações que a NBR 5419 sofreu no ano de 2015, foi a divisão da Proteção de Descargas Atmosféricas (PDA) em: SPDA e MPS. Segundo Alves (2017), o Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) é dividido em sistema externo e interno, compreendendo os subsistemas de captação, descida, aterramento e conexões para evitar centelhamentos perigosos, respectivamente. Já, as Medidas de Proteção contra Surtos (MPS), é a proteção das instalações elétricas de energia e de sinal, equipamentos e pessoas, constituída por Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

32 32 Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS), equipotencialização, roteamento de cabos, blindagem espaciais e entre outros. Na Figura 4, é possível observar a divisão da Proteção de Descargas Atmosféricas (PDA), entre SPDA e MPS. Figura 4 - Esquema de proteção segundo a NBR 5419: 2015 Fonte: Adaptado (NBR 5419, 2015) A necessidade da instalação de um SPDA em uma estrutura, tem como objetivo amenizar as perdas de valor social L1, L2 e L3. A instalação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas, não necessita ser instalado em todas as estruturas. Para avaliar a sua necessidade, deve-se analisar quatro tipos de risco e comparar os valores obtidos com o risco tolerado. Os seguintes riscos devem ser levados em conta: R1: risco de perdas ou danos permanentes em vidas humanas; R2: risco de perdas de serviço público; R3: risco de perdas do patrimônio cultural; R4: risco de valor econômico (só será levando em conta quando a vantagem econômica da proteção contra descargas atmosféricas for considerada). Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

33 A Tabela 3, mostra o valor tolerável para cada tipo de perda (L1, L2, L3 e L4): 33 Tabela 3 - Valores de risco tolerável RT Tipo de perda RT (y -1 ) L1 Perda de vida humana ou ferimentos permanentes 10-5 L2 Perda de serviço ao público 10-3 L3 Perda de patrimônio cultural 10-4 L4 Perda de valor econômico 10-3 Fonte: (NBR 5419, 2015) A instalação do SPDA é necessária somente quando o risco R (R1 a R3) for maior que o risco tolerado RT. Sendo assim, devem ser adotadas medidas de proteção para reduzir o risco R ao nível tolerável RT Avaliação de Risco Todas as etapas para determinar a necessidade de proteção em uma estrutura, estão presentes em um fluxograma (Figura 5) anexado na NBR : O fluxograma é de grande importância, pois nele fica visualizado todo o procedimento de avaliação da necessidade ou não da instalação do SPDA, além de determinar quais as medidas de proteção que devem ser adotadas. Se RA + RB < RT, não é necessário a instalação de um SPDA completo, sendo preciso apenas a instalação de DPS coordenado. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

34 Figura 5 - Procedimento para avaliação da necessidade de proteção e para selecionar as medidas de proteção 34 Fonte: (NBR 5419, 2015) Medidas de proteção De acordo com a NBR : 2015, algumas medidas de proteção podem ser adotadas de maneira a diminuir o risco de acordo com o tipo de dano. Para reduzir danos a vida humana devido à choque elétrico (dano D1), deve-se: Isolar adequadamente as partes condutoras expostas; Realizar a equipotencialização por meio de um sistema de aterramento em malha; Colocar avisos e restrições físicas; Ligação equipotencial para descargas atmosféricas. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

35 35 A medida de proteção adotada a fim de reduzir os danos físicos (dano D2), é obtida por meio de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA), o qual inclui as seguintes particularidades: Subsistema de captação; Subsistema de descida; Subsistema de aterramento; Equipotencialização para descarga atmosférica; Isolação elétrica. O último item citado na NBR : 2015, relacionado a medidas de proteção, é referente a redução de falhas dos sistemas elétricos e eletrônicos (dano D3). As principais medidas de proteção contra surtos que podem ser adotadas são: Medidas de aterramento e equipotencialização; Blindagem magnética; Roteamento da fiação; Interfaces isolantes; Sistema de DPS coordenado. 2.3 ANÁLISE DAS COMPONENTES DE RISCO Para determinar o valor de risco R, é necessário definir e calcular as componentes de risco. A avaliação de cada risco (R1, R2, R3 e R4) é a soma dos seus componentes, sendo agrupados de acordo com os tipos de danos. Os componentes de risco a serem considerados para cada tipo de perda na estrutura são os seguintes: a) R1: Risco de perda de vida humano: R1= RA1+ RB1+ RC1 1 + RM1 1 + RU1 + RV1 + RW1 1 + RZ1 1 (1) Obs: As componentes sobrescrito ¹, são calculadas somente para estruturas com risco de explosão e para hospitais com equipamentos elétricos para salvar vidas ou outras estruturas quando a falha dos sistemas internos imediatamente possa pôr em perigo a vida humana. b) R2: Risco de perdas de serviço ao público: R2 = RB2 + RC2 + RM2 + RV2 +RW2 + RZ2 (2) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

36 36 c) R3: Risco de perdas de patrimônio cultural: d) R4: Risco de perdas de valor econômico: R3 = RB3 + RV3 (3) R4 = RA4 2 + RB4 + RC4 + RM4 + RU4 2 +RV4 + RW4 + RZ4 (4) Obs: As componentes sobrescrito 2, são calculadas somente para propriedades onde animais possam ser perdidos Componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas na estrutura A NBR : 2015, cita três componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas na estrutura, sendo elas: a) RA: componente referente a ferimentos aos seres vivos, ocasionados por choque elétrico devido às tensões de toque e passo dentro da estrutura e/ou fora, nas zonas até 3 m ao redor dos condutores de descidas. A perda relacionada a essa componente é do tipo L1, e no caso de estruturas contendo animais, adiciona-se a perda tipo L4. b) RB: componente relativo a danos físicos causados por centelhamentos perigosos dentro da estrutura iniciando incêndio ou explosão, podendo também colocar em perigo o meio ambiente. Todas os tipos de perdas (L1, L2, L3 e L4) estão ligados a esse componente; c) RC: componente referente a falhas de sistemas internos causados por impulsos eletromagnéticos. Estão relacionadas a essa componente as perdas do tipo L2 e L4, e tipo L1 nos casos de estruturas com risco de explosão, hospitais ou outras estruturas onde falhas de sistemas internos possam colocar em risco a vida humana Equações matemáticas a) Correspondente a danos a vida humana devido à choque elétrico (D1): RA = ND x PA x LA (5) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

37 37 b) Correspondente a danos físicos (D2): RB = ND x PB x LB (6) c) Correspondente a falhas de sistemas internos (D3): RC = ND x PC x LC (7) Componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas perto da estrutura A única componente de risco, para uma estrutura devido às descargas atmosféricas perto da estrutura, citada pela NBR : 2015 é a componente RM. a) RM: componente referente a falhas de sistemas internos causados por impulsos eletromagnéticos. Estão relacionadas a essa componente as perdas do tipo L2 e L4, e tipo L1 nos casos de estruturas com risco de explosão, hospitais ou outras estruturas onde falhas de sistemas internos possam colocar em risco a vida humana Equações matemáticas a) Correspondente a falhas de sistemas internos (D3): RM = NM x PM x LM (8) Componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas a uma linha conectada à estrutura a) RU: componente relacionada a ferimentos aos seres vivos ocasionados por choque elétrico devido às tensões de toque e passo dentro da estrutura. A perda referente a essa componente é do tipo L1, e no caso de estruturas contendo animais, adiciona-se a perda tipo L4. b) RV: componente relativo a danos físicos devido à corrente da descarga atmosférica transmitida ao longo das linhas. Todas os tipos de perdas (L1, L2, L3 e L4) estão ligados a esse componente; Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

38 38 c) RW: componente referente a falhas de sistemas internos causados por sobretensões induzidas nas linhas que ingressam na estrutura e transmitidas a esta. Estão relacionadas a essa componente as perdas do tipo L2 e L4, e tipo L1 nos casos de estruturas com risco de explosão, hospitais ou outras estruturas onde falhas de sistemas internos possam colocar em risco a vida humana Equações matemáticas a) Correspondente a danos a vida humana devido à choque elétrico (D1): RU = (NL + NDJ) x PU x LU (9) b) Correspondente a danos físicos (D2): RV = (NL + NDJ) x PV x LV (10) c) Correspondente a falhas de sistemas internos (D3): Rw = (NL + NDJ) x PW x LW (11) Componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas perto de uma linha conectada à estrutura a) RZ: componente relativa a falhas de sistemas internos causados por sobretensões induzidas nas linhas que ingressam na estrutura e transmitidas a esta. Estão relacionadas a essa componente as perdas do tipo L2 e L4, e tipo L1 nos casos de estruturas com risco de explosão, hospitais ou outras estruturas onde falhas de sistemas internos possam colocar em risco a vida humana Equações matemáticas a) Correspondente a falhas de sistemas internos (D3): Rz = NI x PZ x LZ (12) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

39 Análise do número anual N de eventos perigosos Segundo Souza (2016), o número médio anual N de eventos perigosos está diretamente relacionado as características físicas da estrutura e pela atividade que é desenvolvida na edificação. Para se obter o valor de N, é necessária multiplicar a densidade de descargas atmosféricas para a terra (NG) pela área equivalente da estrutura, considerando sempre fatores de correção para as características físicas da estrutura. A densidade de descargas atmosféricas para a terra (NG) representa o número de descargas atmosféricas por km² por ano. O valor de NG é obtido a partir do mapa isoceráunico (Figura 3), disponibilizado pelo INPE Cálculo da área de exposição equivalente AD A área de exposição equivalente (Figura 6) é obtida considerando as dimensões da estrutura. Para uma estrutura retangular com comprimento L, largura W, e altura H, a área de exposição equivalente (AD) é calculada pela Equação 13: AD = L x W + 2 x (3 x H) x (L + W) + π x (3 x H)² (13) Figura 6 - Área de exposição equivalente AD Fonte: (NBR 5419, 2015) Caso a estrutura apresente uma forma complexa, deve-se realizar uma análise mais detalhada. De acordo com a NBR :2015, um valor admissível para a área de exposição equivalente, é o maior valor entre a área de exposição equivalente AD, avaliada pela Equação 13 utilizando a altura mínima da estrutura (HMÍN), e a área de exposição Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

40 40 equivalente atribuída à saliência elevada na cobertura (AD ). Desta maneira, o valor de AD é calculado através da Equação 14: AD = π x (3 x HP)² (14) Figura 7 - Estrutura com forma complexa Fonte: Adaptado (NBR 5419, 2015) Localização relativa da estrutura O fator de localização (CD) é determinado de acordo com a localização da estrutura em relação das demais ao seu redor. De acordo com a NBR : 2015, os valores do fator de localização da estrutura são descritos na Tabela 4. Tabela 4- Fator de localização da estrutura CD Localização relativa CD Estrutura cercada por objetos mais altos 0,25 Estrutura cercada por objetos da mesma altura ou mais baixos 0,5 Estrutura isolada: nenhum outro objeto na vizinhança 1 Estrutura isolada no topo da colina ou monte 2 Fonte: (NBR 5419, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

41 Número de eventos perigosos ND para a estrutura O número de eventos perigosos para a estrutura (ND), é obtido através do produto da densidade de descargas atmosféricas para terra, a área de exposição equivalente da estrutura e do fator de localização da estrutura, podendo ser calculado a partir da Equação 15: ND = NG x AD x CD x 10-6 (15) Número de eventos perigosos NDJ para uma estrutura adjacente De acordo com a NBR : 2015, o número médio anual de eventos perigosos devido à descarga atmosférica direta a uma estrutura conectada na extremidade de uma linha (NDJ), pode ser avaliada a partir da Equação 16: NDJ = NG x ADJ x CDJ x CT x 10-6 (16) A área de exposição equivalente da estrutura adjacente (ADJ), é calculada pela mesma equação utilizada para determinar AD (Equação 13), porém com os valores de comprimento, largura e altura correspondentes a estrutura adjacente. O fator tipo de linha (CT) descrito na Equação 16, é determinado de acordo com a Tabela 5. Tabela 5 - Fator tipo de linha CT Instalação CT Linha de energia ou sinal 1 Linha de energia em AT (com transformador AT/BT) 0,2 Fonte: (NBR 5419, 2015) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

42 Número médio anual de eventos perigosos NM devido a descargas atmosféricas perto da estrutura O valor de NM é obtido a partir da multiplicação de dois fatores, NG e AM. Sendo que AM (Equação 17), é a área de exposição equivalente que se estende a uma linha localizada a uma distância de 500 m do perímetro da estrutura. AM = 2 x 500 x (L+W) + π x 500² (17) Após obter o valor de AM, é possível determinar o fator NM pela Equação 18: NM = NG x AM x 10-6 (18) Avaliação do número médio anual de eventos perigosos NL devido as descargas atmosféricas na linha O valor médio anual de eventos perigosos devido as descargas atmosféricas na linha (NL) é determinado pela Equação 19: NL = NG x AL x CI x CE x CT x 10-6 (19) O fator AL refere-se a área de exposição equivalente da linha, e é calculado a partir do comprimento da seção da linha (LL), em metros. Em situações onde o comprimento da seção da linha (LL) é desconhecido, pode ser assumido um valor igual a 1000 metros. AL = 1000 x LL (20) Além disso, a área ambiental em que se encontra a linha (CE) e a maneira que ela está instalada (CI), também devem ser avaliadas. As Tabelas 6 e 7, mostram o fator ambiental e fator tipo de linha, respectivamente. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

43 43 Tabela 6 - Fator ambiental da linha CE Ambiente CE Rural 1 Suburbano 0,5 Urbano 0,1 Urbano com edifícios mais altos que 20 m 0,01 Fonte: (NBR 5419, 2015) Tabela 7 - Fator de instalação da linha CI Roteamento CI Aéreo 1 Enterrado 0,5 Cabos enterrado instalados completamente dentro de uma malha de aterramento (NBR : 2015, 5.2) 0,01 Fonte: (NBR 5419, 2015) Avaliação do número médio anual de eventos perigosos NI devido a descargas atmosféricas perto da linha O valor médio anual de eventos perigosos devido a descargas perto da linha (NI) é calculado de modo semelhante a NL, sendo que o parâmetro AL passa a ser AI. A área de exposição equivalente de descargas atmosféricas para a terra perto da linha (AI), é calculada pela Equação 21. AI = 4000 x LL (21) Após determinar o parâmetro AI, é possível calcular o valor de NI a partir da Equação 22: NI = NG x AI x CI x CE x CT x 10-6 (22) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

44 44 Na Figura 8, é possível observar a demarcação das áreas de exposição equivalente AD, AM, AI e AL. Figura 8 - Áreas de exposição equivalentes (AD, AM, AI, AL) Fonte: (NBR 5419, 2015) 2.4 AVALIAÇÃO DA PROPABILIDADE DE DANOS Probabilidade PA de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar ferimentos a seres vivos por meio de choque elétrico A probabilidade PA é avaliada com base no nível de proteção do SPDA que foi projetado (PB) e das medidas de proteção adicionais para evitar tensões de passo e toque (PTA), sendo calculado a partir da Equação 23. Os valores de PTA e PB constam nas Tabelas 8 e 9, respectivamente. Se mais que uma medida for tomada, o valor de PTA é o produto dos valores correspondentes. PA = PTA x PB (23) Tabela 8 - Valores de probabilidade PTA Medida de proteção adicional PTA Nenhuma medida de proteção 1 Avisos de alerta 10-1 Isolação elétrica (por exemplo, de pelo menos 3 mm de polietileno reticulado das partes expostas (por exemplo, condutores de descida)) 10-2 Equipotencialização efetiva do solo 10-2 Restrições físicas ou estrutura do edifício utilizada como subsistema de descida 0 Fonte: (NBR 5419, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

45 45 Tabela 9 - Valores da probabilidade PB Características da estrutura Classe do SPDA PB Estrutura não protegida - 1 IV 0,2 Estrutura protegida por SPDA III 0,1 II 0,05 I 0,02 Estrutura com subsistema de captação conforme SPDA classe I e com estrutura metálica contínua ou de concreto armado atuando como subsistema de descida natural Estrutura com cobertura metálica e um subsistema de captação, possivelmente incluindo componentes naturais, com proteção completa de qualquer instalação na cobertura contra descargas atmosféricas diretas e uma estrutura metálica contínua ou de concreto armado atuando como subsistema de descida natural 0,01 0,001 Fonte: (NBR 5419, 2015) Probabilidade PC de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar falha a sistemas internos A probabilidade PC, calculada pela Equação 24, está diretamente relacionada ao nível de proteção (NP) para qual o DPS foi projetado (PSPD), e também as condições de blindagem, aterramento e isolamento a qual o sistema interno está conectado (CLD). Nas Tabelas 10 e 11, respectivamente, estão os valores de PSPD e CLD para cada situação. PC = PSPD x CLD (24) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

46 46 Tabela 10 - Valores de PSPD em função do nível de proteção (NP) do DPS projetado NP PSPD Nenhum sistema de DPS coordenado 1 III-IV 0,05 II 0,02 I 0,01 Características melhores de proteção (maior corrente nominal IN, menor nível de proteção UP) comparados com os requisitos definidos para NP I 0,005-0,001 Fonte: (NBR 5419, 2015) Tabela 11 - Valores dos fatores CLD e CLI de acordo com as condições de blindagem, aterramento e isolamento Tipo de linha externa Conexão na entrada CLD CLI Linha aérea não blindada Indefinida 1 1 Linha enterrada não blindada Indefinida 1 1 Linha de energia com neutro multiaterrado Nenhuma 1 0,2 Linha enterrada blindada (energia ou sinal) Linha aérea blindada (energia ou sinal) Linha enterrada blindada (energia ou sinal) Blindagem não interligada ao mesmo barramento de equipotencialização que o equipamento Blindagem não interligada ao mesmo barramento de equipotencialização que o equipamento Blindagem interligada ao mesmo barramento de equipotencialização que o equipamento 1 0,3 1 0,1 1 0 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

47 47 Linha aérea blindada (energia ou sinal) Cabo protegido contra descargas atmosféricas ou cabeamento em dutos para cabos protegido contra descargas atmosféricas, eletrodutos metálicos ou tubos metálicos. (Nenhuma linha externa) Qualquer tipo Blindagem interligada ao mesmo barramento de equipotencialização que o equipamento Blindagem interligada ao mesmo barramento de equipotencialização que o equipamento Sem conexões com linhas externas (sistemas independentes) Interfaces isolantes de acordo com a ABNT NBR : Fonte: (NBR 5419, 2015) Probabilidade PM de uma descarga atmosférica perto de uma estrutura causar falha em sistemas internos A instalação de medidas de proteção em estruturas com um SPDA em malha, interfaces isolantes e sistemas coordenados de DPS, ajudam a reduzir o valor da probabilidade PM. Desta forma, a probabilidade PM é avaliada de acordo com as medidas de proteção contra surtos (MPS) instaladas. Quando um sistema coordenado de DPS não for instalado, o valor de PM deve ser igual ao valor de PMS. Entretanto, quando um sistema coordenado de DPS for adotado, o valor de PM é calculado pela Equação 25. PM = PSPD x PMS (25) O parâmetro PSPD foi determinado anteriormente, tendo seus valores apresentados na Tabela 10. Logo, o fator PMS é definido a partir da Equação 26. PMS = (KS1 x KS2 x KS3 x KS4)² (26) Segundo a NBR : 2015, os parâmetros KS1, KS2, KS3 e KS4, são definidos de acordo com a Tabela 12. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

48 48 Tabela 12 - Definição dos parâmetros KS1, KS2, KS3 e KS4 Parâmetro KS1 KS2 KS3 KS4 Definição Leva em consideração a eficiência da blindagem por malha da estrutura, SPDA ou outra blindagem na interface ZPR 0/1; Leva em consideração a eficiência da blindagem por malha de blindagem interna a estrutura na interface ZPR X/Y (X > 0, Y > 1); Leva em consideração as características da fação interna; Leva em consideração a tensão suportável de impulso do sistema a ser protegido. Fonte: Adaptado (NBR 5419, 2015) Dentro de uma zona de proteção contra raios (ZPR), os parâmetros KS1 e KS2 podem ser avaliados a partir das Equações 27 e 28, tendo seus valores máximos limitados a 1. KS1 = 0,12 x wm1 (27) KS2 = 0,12 x wm2 (28) Sendo que, wm1 (m) e wm2 (m) são as larguras da blindagem em forma de grade, ou dos condutores de descidas do SPDA tipo malha, ou o espaçamento entre as colunas metálicas da estrutura, ou o espaçamento entre as estruturas de concreto armado atuando como um SPDA natural. Para blindagens metálicas contínuas com espessura não inferior a 0,1 mm, KS1 = KS2 = Os valores para o fator KS3, que estão relacionados ao tipo de fiação interna, são apresentados na Tabela 13. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

49 49 Tabela 13 - Valor do fator KS3 Tipo de fiação interna Cabo não blindado sem preocupação no roteamento no sentido de evitar laços a Cabo não blindado preocupações no roteamento no sentido de evitar grandes lações b Cabo não blindado preocupação no roteamento no sentido de evitar laços c Cabos blindados e cabos instalados em eletrodutos metálicos d KS3 1 0,2 0,01 0,0001 a Condutores em laço com diferentes roteamentos em grandes edifícios (área do laço da ordem de 50 m²). b Condutores em laço roteados em um mesmo eletroduto ou condutores em laço com diferentes roteamentos em edifícios pequenos (área do laço da ordem de 10 m²). c Condutores em laço roteados em um mesmo cabo (área do laço da ordem de 0,5 m²). d Blindados e eletrodutos metálicos interligados a um barramento de equipotencialização em ambas extremidades e equipamentos estão conectados no mesmo barramento equipotencialização. Fonte: (NBR 5419, 2015) O último parâmetro que deve ser definido para calcular o valor de PMS, é o fator KS4. O fator KS4, tem seu valor limitado a 1, e pode ser determinado através da Equação 29, onde UW é a tensão suportável nominal de impulso do sistema a ser protegido, expressa em quilovolts (kv). K S4 = 1 U W (29) Probabilidade PU de uma descarga atmosférica em uma linha causar ferimentos a seres vivos por choque elétrico Segundo a NBR : 2015, os valores de probabilidade PU dependem das características da blindagem da linha (CLD), da possibilidade de falha de sistemas internos (PLD), das medidas de proteção contra tensões de toque (PTU), das ligações equipotenciais Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

50 e do nível de proteção para qual o DPS foi projetado (PEB). O valor de PU é dado pela Equação 30. PU = PTU x PEB x PLD x CLD (30) As Tabelas 14, 15, e 16, apresentam respectivamente, os valores de PTU em função das medidas de proteção a serem instaladas, os valores de PEB em função do nível de proteção para qual o DPS projetado e os valores de PLD em função da resistência da blindagem e da tensão suportável de impulso. Tabela 14 - Valor da probabilidade PTU em função das medidas de proteção a serem instaladas 50 Medida de proteção PTU Nenhuma medida de proteção 1 Avisos visíveis de alerta 10-1 Isolação elétrica 10-2 Restrições físicas 0 Fonte: (NBR 5419, 2015) Tabela 15 - Valor da probabilidade PEB em função do nível de proteção para qual os DPS foram projetados Nível de proteção PEB Sem DPS 1 III-IV 0,05 II 0,02 I 0,01 Características melhores de proteção (maior corrente nominal IN, menor nível de proteção UP) comparados com os requisitos definidos para NP I 0,005-0,001 Fonte: (NBR 5419, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

51 Tabela 16 - Valores de PLD em função da resistência da blindagem do cabo e da tensão suportável de impulso 51 Tipo de linha Condições de roteamento, blindagem e interligação Linha aérea ou enterrada, não blindada ou com blindagem não interligada ao mesmo barramento de equipotencialização do equipamento Tensão suportável UW em kv 1 1,5 2, Linhas de energia ou sinal Blindada aérea ou enterrada, cuja blindagem está interligada ao mesmo barramento de equipotencialização do equipamento 5Ω/km < Rs 20Ω/km 1Ω/km < Rs 5Ω/km 1 1 0,95 0,9 0,8 0,9 0,8 0,6 0,3 0,1 Rs 1Ω/km 0,6 0,4 0,2 0,04 0,02 Fonte: (NBR 5419, 2015) Probabilidade PV de uma descarga atmosférica em uma linha causar danos físicos Os valores de probabilidade P v dependem das características da blindagem da linha (C LD), da possibilidade de falha de sistemas internos (P LD), das ligações equipotenciais e do nível de proteção para qual o DPS foi projetado (P EB). O valor de P v é calculado através da Equação 31. PV = PEB x PLD x CLD (31) Os parâmetros P EB, P LD e C LD têm seus valores apresentados nas Tabelas 15, 16 e 11, respectivamente Probabilidade PW de uma descarga atmosférica em uma linha causar falha de sistemas internos De acordo com a NBR : 2015, a probabilidade P W de uma descarga em uma linha que adentra a estrutura ocasionar falhas dos sistemas internos depende das características da blindagem da linha, da tensão suportável de impulso dos sistemas internos Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

52 52 conectados à linha e das interfaces isolantes ou do sistema coordenado de DPS instalado. Logo, o fator P w é definido a partir da Equação 32. PW = PSPD x PLD x CLD (32) Probabilidade PZ de uma descarga atmosférica perto de uma linha que entra na estrutura causar falha dos sistemas internos O valor probabilidade PZ depende das condições da blindagem, do aterramento e da isolação da linha (CLI), do nível de proteção contra descargas atmosféricas para qual o DPS foi projetado (PSPD) e da probabilidade de falha de sistemas internos (PLI). Os valores dos fatores PSPD, CLI e PLI, são apresentados nas Tabelas 10, 11 e 17, respectivamente. Através da Equação 33, é possível calcular o valor de PZ: PZ = PSPD x PLI x CLI (33) Tabela 17 - Valores de probabilidade PLI em função do tipo de linha e da tensão suportável de impulso Tipo de linha Tensão suportável U W em kv 1 1,5 2,5 4 6 Linhas de energia 1 0,6 0,3 0,16 0,1 Linhas de sinais 1 0,5 0,2 0,08 0,04 Fonte: (NBR 5419, 2015) 2.5 ANÁLISE DE QUANTIDADE DE PERDA LX Segundo a NBR : 2015, uma descarga atmosférica pode ocasionar diferentes tipos de danos em uma estrutura, em consequência, várias perdas, sendo elas de menor ou maior impacto. A perda LX refere-se à quantidade relativa média de um tipo particular de dano para um evento perigoso causado por uma descarga atmosférica, considerando a sua extensão e os efeitos. Sendo assim, o valor da perda LX varia de acordo com cada tipo de perda a ser considerada: L1 (perda de vida humana, incluindo-se danos permanentes): número de pessoas em perigo (vítimas); L2 (perda de serviço público): o número de usuários não servidos; Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

53 53 L3 (perda patrimônio cultural): o valor econômico em perigo da estrutura e conteúdo; L4: perda de valor econômico (estrutura e seu conteúdo, assim como interrupção das atividades) Perda de vida humana (L1) A perda de vida humana (L1), é calculada para cada tipo de dano existente (D1, D2 e D3), tendo suas equações apresentadas na Tabela 18. Tabela 18 - Tipo de perda L1: Valores da perda para cada zona Tipo de dano Perda típica (Equação) D1 LA = rt x LT x nz/nt x tz/8760 (34) D1 LU = rt x LT x nz/nt x tz/8760 (35) D2 LB = LV = rp x rf x hz x LF x nz/nt x tz/8760 (36) D3 LC = LM = LW = LZ = LO x nz/nt x tz/8760 (37) Fonte: (NBR 5419, 2015) Os valores nz, nt e tz correspondem ao número de pessoas por zona, o número total de pessoas na estrutura e o tempo (horas por ano) em que as pessoas estão presentes na zona, respectivamente. Os fatores referentes ao número relativo médio típico de vítimas feridas por choque elétrico devido a um evento perigoso (LT), ao número relativo médio típico de vítimas por danos físicos devido a um evento perigoso (LF), número relativo médio típico de vítimas por falha de sistemas internos devido a um evento perigoso (LO), tem seus valores apresentados na Tabela 19. Por fim, os parâmetros rt, rp e rf expostos nas equações da Tabela 18 representam, respectivamente, ao tipo da superfície do solo ou do piso (rt Tabela 20), as providências tomadas para reduzir as consequências do incêndio (rp Tabela 21) e ao risco de incêndio ou do risco de explosão da estrutura (rf Tabela 22). Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

54 54 Tabela 19 - Tipo de perda L1: Valores médios típicos de LT, LF e LO Tipos de danos Valor de perda típico Tipo da estrutura D1 Ferimentos LT 10-2 Todos os tipos D2 Danos físicos LF 10-1 Risco de explosão 10-1 Hospital, hotel, escola, edifício cívico 5x10-2 Entretenimento público, igreja, museu 2x10-2 Industrial, comercial D3 Falhas de sistemas internos LO 10-2 Outros 10-1 Risco de explosão 10-2 Unidade de terapia intensiva (UTI) e bloco cirúrgico 10-3 Outras partes de hospital Fonte: (NBR 5419, 2015) Tabela 20 - Fator de redução rt de acordo com o tipo da superfície do solo ou piso Tipo de superfície Resistência de contato kω b rt Agricultura, concreto Mármore, cerâmica Cascalho, tapete, carpete Asfalto, linóleo, madeira a Uma camada de material isolante, por exemplo, asfalto, de 5 cm de espessura geralmente reduz o perigo a um nível tolerável. b Valores medidos entre um eletroduto de 400 cm² com força uniforme de 500 N e um ponto considerável infinito. Fonte: (NBR 5419, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

55 Tabela 21 - Fator de redução rp de acordo com as providências tomadas para reduzir as consequências de um incêndio 55 Providências rp b Nenhuma providência 1 Uma das seguintes providências: extintores, instalações fixas operadas manualmente, instalações de alarme manual, hidrantes, compartimentos à prova de fogo, rotas de escape Uma das seguintes providências: instalações fixas operadas automaticamente, instalações de alarme automático 0,5 0,2 a Somente se protegidos contra sobretensões e outros danos e se os bombeiros puderem chegar em menos de 10 minutos. b em estruturas com risco de explosão, rp = 1 para todos os casos Fonte: (NBR 5419, 2015) Tabela 22 - Fator de redução rf em função do risco de incêndio ou explosão na estrutura Risco Quantidade de risco rf Explosão Zonas 0, 20 e explosivos sólidos Zonas 1, Zonas 2, Alto 10-1 Incêndio Normal 10-2 Baixo 10-3 Fonte: (NBR 5419, 2015) Tabela 23 - Fator hz aumentando a quantidade relativa de perda na presença de um perigo especial Tipo de perigo especial hz Sem perigo especial 1 Baixo nível de pânico (por exemplo, uma estrutura limitada a dois andares e o número de pessoas não superior a 100) 2 Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

56 56 Nível médio de pânico (por exemplo, estruturas designadas para eventos culturais ou esportivos com um número de participantes entre 100 e 1000 pessoas) Dificuldade de evacuação (por exemplo, estrutura com pessoas imobilizadas, hospitais) Alto nível de pânico (por exemplo, estruturas designadas para eventos culturais ou esportivos com um número de participantes maior que 1000 pessoas) Fonte: (NBR 5419, 2015) Perda inaceitável de serviço ao público (L2) A perda de serviço público decorrente de uma descarga atmosférica, é determinada considerando apenas os danos D2 e D3. O dano referente a ferimentos aos seres humanos devido a choques elétricos (D1), é retirado para fins de cálculo. A Tabela 24, apresenta os valores para o tipo de perda L2. Tabela 24 - Perda L2 valores de perda para cada zona Tipo de dano Perda típica (Equação) D2 LC = LV = rp x rf x LF x nz/nt (38) D3 LC = LM = LW = LZ = LO x nz/nt (39) Fonte: (NBR 5419, 2015) Nesse caso, os fatores LF e LO são alterados, o fator LF passa a ser o número relativo médio típico de usuários não servidos resultante do dano físico e o fator LO passa a ser é o número relativo médio típico de usuários não servidos resultante da falha de sistemas internos, tendo os seus valores são apresentados na Tabela 25. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

57 57 Tabela 25 - Perda L2: valores de LF e LO Tipo de dano Valor da perda típica Tipo de serviço D2 Danos físicos D3 Danos de sistemas internos LF LO 10-1 Gás, água, fornecimento de energia 10-2 TV, linhas de sinais 10-2 Gás, água, fornecimento de energia 10-3 TV, linhas de sinais Fonte: (NBR 5419, 2015) Perda inaceitável de patrimônio cultural (L3) A perda de patrimônio cultural (L3), é calculada considerado unicamente o dano D2, que corresponde aos danos físicos da estrutura. O valor da perda L3 pode ser obtida através da Equação da Tabela 26. Tabela 26 - Valores de perda para cada zona Tipo de dano Perda típica (Equação) D2 LB = LV = rp x rf x LF x cz/ct (40) Fonte: (NBR 5419, 2015) A Equação 40, apresenta dois novos parâmetros ainda desconhecidos, cz e ct. O fator cz, representa o valor do patrimônio cultural da zona e o fator ct representa o valor total da edificação e conteúdo da estrutura. Além disso, o fator de LF também tem seu valor alterado. Tabela 27 - Perda L3 Valor do fator LF Tipo de dano Valor da perda típica Tipo de serviço D2 Danos físicos LF 0,1 Museus, galerias Fonte: (NBR 5419, 2015) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

58 Perda valor econômico (L4) O valor da perda econômica (L4), é avaliado considerando todos os tipos de danos existentes (D1, D2 e D3). A Tabela 28, apresenta as equações de perda para cada zona, de acordo com os tipos de danos. Tabela 28 - Perdas L4: valores de perda para cada zona Tipo de danos Perda típica (Equação) D1 LA = rt x LT x ca/ct (41) D1 LU = rt x LT x ca/ct (42) D2 LU = LV = rp x rf x LT x (ca + cb+ cc + cs)/ct (43) D3 LC = LM = LW = LZ = LO x cs/ct (44) Fonte: (NBR 5419, 2015) De acordo com a NBR : 2015, os fatores, ca, cb, cc, cs e ct são descritos da seguinte forma: ca: é o valor dos animais na zona; cb: é o valor da edificação relevante à zona; cc: é o valor do conteúdo da zona; cs: é o valor dos sistemas internos incluindo suas atividades na zona; ct: é o valor total da estrutura, soma de todas as zonas para animais, edificações, conteúdo e sistemas internos incluindo suas atividades. Na Tabela 29, é possível observar os valores médios típicos de LT, LF e LO, tendo seus valores determinados de acordo com o tipo de estrutura. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

59 59 Tabela 29 - Tipo de perda L4: valores médios típicos de LT, LF e LO Tipos de danos Valor de perda típico Tipo de estrutura D1 Ferimento devido à choque elétrico LT 0,01 Todos os tipos somente onde animais estão presentes D2 Danos físicos D3 Falhas de sistemas internos LF LO 1 Risco de explosão 0,5 Hospital, indústria, museu, agricultura 0,2 0,1 Outros Hotel, escola, escritório, igreja, entretenimento público, comercial 0,1 Risco de explosão 0,01 Hospital, indústria, museu, agricultura 0,001 0,0001 Outros Hotel, escola, escritório, igreja, entretenimento público, comercial Fonte: (NBR 5419, 2015) 2.6 SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGA ATMOSFÉRICA SPDA Os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, como já dito anteriormente, tem a finalidade de proteger as edificações, equipamentos, instalações elétricas e sistemas de telecomunicações, reduzindo assim, os danos às estruturas. De maneira geral, o sistema, tem a função de captar e direcionar a corrente elétrica proveniente da descarga atmosférica para o sistema de aterramento. Segundo Souza (2014, apud Henriques, 2015, p.15), a primeira função do sistema é neutralizar não só o poder de atração das pontas, mas também o crescimento do gradiente de potencial elétrico entre o solo e as nuvens, por meio do escoamento de cargas Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

60 elétricas para a terra. A segunda função é oferecer à descarga elétrica um caminho preferência, de baixa impedância, reduzindo os riscos decorrentes da sua incidência Classe SPDA Segundo a NBR : 2015, as características de um SPDA são determinadas pelas características da estrutura a ser protegida e pelo nível de proteção para as descargas atmosféricas. De acordo com a Tabela 30, é possível observar as quatros classes de SPDA definidas pela norma. Tabela 30 - Relação entre níveis de proteção para descargas atmosféricas e classe de SPDA Nível de proteção I II III IV Classe de SPDA I II III IV Fonte: (NBR 5419, 2015) Alguns fatores, entre eles, parâmetros da descarga atmosférica; raio da esfera rolante, tamanho da malha e ângulo de proteção; distância típicas entre os condutores de descida e dos condutores em anel; distância de segurança contra centelhamento perigoso e comprimento mínimo dos eletrodos de terra, têm seus valores determinados a partir da classe de SPDA utilizada Projeto SPDA Segundo Coelho (2011), um projeto de SPDA, pode ser dividido em três tópicos, que são: Instalação de um sistema de proteção externo; Instalação de um sistema de proteção interno; Adoção de medidas de redução de potenciais perigosos. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

61 Instalação de um sistema de proteção externo De acordo com a NBR : 2015, o SPDA externo é projetado para interceptar as descargas atmosféricas diretas à estrutura, incluindo as descargas laterais, e conduzir a corrente da descarga do ponto de impacto à terra. O SPDA externo tem também a finalidade de dispersar a corrente na terra sem causar danos térmicos ou mecânicos, nem centelhamentos perigosos que possam iniciar fogo ou explosões. O sistema de proteção externo, é composto por três subsistemas, sendo eles (Figura 9): Subsistema de captores; Subsistema de descidas; Subsistema de aterramento. Figura 9 - Elementos que compõem o SPDA Fonte: (STÉFANI, 2011) Subsistema de captores O subsistema de captação pode ser formado por hastes (incluindo mastros), condutores suspensos e condutores em malha. Os captores são elementos condutores expostos, normalmente localizados na parte mais elevada da estrutura, como bordas ou quinas. Tem como função receber as descargas e distribuí-las pelas descidas. Os captores Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

62 podem ser divididos de acordo sua natureza construtiva, sendo eles naturais ou não naturais. Segundo Mamede Filho (2010), os captores naturais são formados de elementos condutores expostos, normalmente partes integrantes da edificação que se quer proteger. Como exemplo de captores naturais temos as coberturas metálicas das estruturas, mastros ou quaisquer elementos condutores expostos acima das coberturas, tubos e tanques metálicos, entre outros. Para serem considerados captores naturais de uma edificação, as estruturas metálicas devem apresentar uma espessura mínima (t) de acordo com o tipo de material (Tabela 31). Tabela 31 Espessura mínima de chapas metálicas ou tubulações metálicas em sistema de captação 62 Classe do SPDA Material Espessura t a mm Espessura t b mm Chumbo - 2,0 Aço (Inoxidável, galvanizado a quente) 4 0,5 I a IV Titânio 4 0,5 Cobre 5 0,5 Alumínio 7 0,65 Zinco - 0,7 a t previne perfuração, pontos quentes ou ingnição. b t somente para chapas metálicas, se não for importante prevenir a perfuração, pontos quentes ou problemas com ignição. Fonte: (NBR 5419, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

63 63 Já, os captores não naturais, são compostos de elementos condutores expostos, instalados na maioria das vezes sobre a cobertura e na lateral superior das edificações cuja finalidade é estabelecer o contato direto com as descargas atmosféricas. Os exemplos de captores não naturais são os condutores de cobre nu expostos em forma de malha e os captores do tipo Franklin (Figura 10). Figura 10 - Captor tipo Franklin Fonte: (TRONDOLI, 2014) Posicionamento do subsistema de captação A instalação dos componentes do subsistema de captação, como já dito anteriormente, deve ser realizada em cantos salientes da edificação, pontas expostas e beiradas, de acordo com um dos seguintes métodos de captação: a) Método de Franklin; b) Método esfera rolante; c) Método das malhas. O método das malhas e da esfera rolante, pode ser utilizado em todos os casos. Já, o método de Franklin é adequado apenas para estruturas de formato simples e com altura de no máximo 60 metros. A seguir será detalhado cada um dos três métodos de captação Método de Franklin O método Franklin, ou também conhecido como método do ângulo de proteção, é recomendado para aplicação em estruturas não muito elevadas e de pouca área horizontal, onde pode-se empregar uma pequena quantidade de captores. Está metodologia, utiliza Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

64 64 captores pontiagudos instalados em mastros verticais que auxiliam na captação da descarga atmosférica, sendo que quanto maior a altura do mastro maior o volume protegido. Segundo Souza (2016), o método Franklin, deve proporcionar uma proteção dada por um cone (Figura 11) cujo vértice corresponde à extremidade superior do captor e cuja a geratriz faz um ângulo αº com a vertical, proporcionando um raio de base do cone de valor dado pela Equação 45. Caso a área correspondente ao cone seja menor que a área da estrutura a ser protegida, será necessário a instalação de mais um captor na edificação para que não haja nenhuma parte da estrutura desprotegida. Figura 11 - Cone correspondente ao Método de Proteção Franklin Fonte: (NBR 5419, 2015) Legenda: A = Topo do captor; B = Plano de referência; OC = Raio da base do cone de proteção; h1 = Altura de um mastro acima do plano de referência; α = Ângulo de proteção. Rp (OC) = h1 x tg (α) (45) A partir da Gráfico 2, pode-se obter os valores do ângulo α correspondente a cada classe do SPDA. É possível observar, a existência de quatro curvas distintas, cada uma correspondente a uma classe de SPDA. O eixo horizontal condiz à altura (m) do captor acima do plano de referência da área a ser protegida (H), e o eixo vertical corresponde ao valor do ângulo α, em graus. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

65 65 Gráfico 2- Ângulo de proteção correspondente à classe de SPDA Fonte: (NBR 5419, 2015) Método esfera rolante Outro método utilizado para se delimitar a área protegida contra descargas atmosféricas em uma estrutura, é o método da Esfera Rolante, ou também conhecido como método Eletrogeométrico. De acordo com Souza (2014), o método utiliza-se uma esfera fictícia a qual rola pela estrutura em todas as direções possíveis. Se nenhum ponto da estrutura, com exceção do subsistema de captação, tocar na esfera, a área está protegida. Pode-se utilizar hastes, cabos ou mesmos a combinação de ambos, para captação. Está metodologia, é utilizada em construções com altura mais elevadas e com formas arquitetônicas complexas. Na Figura 12, é mostrado o desenho de proteção do método da esfera rolante. Figura 12 - Método de proteção da esfera rolante Fonte: (TERMOTÉCNICA, 2015) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

66 66 Para calcular a altura do captor, é necessário identificar o valor do raio da esfera rolante. Segundo a NBR : 2015, o valor do raio é pré-delimitado de acordo com a classe do SPDA, como apresenta a Tabela 32. Tabela 32 - Valores do raio da esfera rolante de acordo da classe do SPDA Classe do SPDA Raio da esfera rolante R (m) I 20 II 30 III 45 IV 60 Fonte: (NBR 5419, 2015) Após obter o valor do raio da esfera (Re), é possível determinar a altura do captor através da Equação 46 e em seguida definir a altura do mastro a partir da Equação 47. H c = Re x { Le 1 1 [ 2 Re + Hext Re 2 Hext x (2 Re )] } (46) Onde: Re = raio da esfera rolante; Hc = altura do captor; Hext = altura da extremidade da edificação; Le = largura da edificação. Hm = Hc Hed (47) Onde: Hm = Altura do mastro; Hed = Altura do nível da edificação até a base do mastro. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

67 67 A localização de cada um dos fatores (Hc, Hed, Hext e Le) das Equações 46 e 47, é apresentado de uma maneira mais detalhada na Figura 13. Figura 13 - Localização dos fatores para determinação da altura do captor Fonte: (DUQUE, 2016) Caso o raio da esfera não proteja toda a edificação e a edificação possua altura superior a 60 metros, é necessário a instalação de captação na lateral da construção, além da parte superior. Outra alternativa que pode ser adotada, é a instalação de mais captores no topo da construção, aumentando assim a área protegida Método das Malhas O Método das malhas, ou também conhecido como método da Gaiola de Faraday (Figura 14), é recomendado para edificações com grande área horizontal. Segundo Mamede Filho (2010), o método consiste em envolver a parte superior da construção com uma malha captora de condutores elétricos nus, cuja distância entre eles é em função do nível de proteção desejado e dado pela Tabela 33, que estabelece a largura do modulo da malha de proteção. Figura 14 - Método de proteção Gaiola de Faraday Fonte: (HERMINI, 2015) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

68 68 Tabela 33 - Valores do método das malhas em função da classe do SPDA Classe do SPDA Máximo afastamento dos condutores da malha (m) I 5 x 5 II 10 x 10 III 15 x 15 IV 20 x 20 Fonte: (NBR 5419, 2015) O método de Faraday é fundamentado na teoria pela qual o campo eletromagnético é nulo no interior de uma estrutura metálica ou envolvida por uma superfície metálica ou por malha metálica, quando são percorridas por uma corrente elétrica de qualquer intensidade (MAMEDE FILHO, 2010). Segundo a NBR : 2015, existem alguns requisitos mínimos que devem ser cumpridos na instalação deste método: a) A instalação dos captores deve ser realizada nas extremidades da cobertura da estrutura e/ou nas cumeeiras dos telhados, se o declive exceder 1/10 (um de desnível por dez de comprimento); Tabela 33; b) O afastamento dos condutores da malha não pode exceder os valores da c) O subsistema de captação deve ser projetado de maneira que a corrente elétrica da descarga atmosférica tenha pelo menos dois caminhos distintos para o subsistema de aterramento; d) Os condutores da malha devem seguir o caminho mais curto e retilíneo possível da instalação; e) Nenhuma instalação metálica da edificação, que não tenha sido projetada como elemento captor, ultrapasse o limite protegido pela malha do subsistema de captação Subsistema de descidas O Subsistema de descidas, é composto por condutores expostos ou não, que interligam o subsistema de captação ao subsistema de aterramento. De acordo com Mamede Filho (2010), as descidas devem passar por toda a edificação de uma maneira Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

69 69 segura para que que não cause efeitos secundários perigosos, como centalhamento lateral e indução de corrente em condutores próximos, além de não ter nenhum contato direto com partes altamente combustíveis da estrutura. As descidas são divididas de acordo sua natureza construtiva, sendo elas naturais ou não naturais. O sistema de descida natural, é constituído por elementos condutores, na maior parte das vezes integrantes da edificação que por sua natureza permitem escoar as correntes elétricas decorrentes das descargas atmosféricas para o sistema de aterramento. Os exemplos mais comuns de descidas naturais, sã os postes metálicos, as torres metálicas de comunicação (rádio e TV), as armaduras de aço interligadas dos pilares das estruturas. Já o sistema de descida artificial, é composto por elementos destinados unicamente à condução das correntes elétricas ao sistema de aterramento da edificação. Os principais exemplos de descidas não naturais são condutores de cobre nu instalados sobre as laterais da estrutura ou nela inseridos, barras de ferros de construção inseridas no interior dos pilares das estruturas para uso exclusivo do sistema de proteção contra descargas atmosféricas. Segundo Coelho (2011), os condutores de descida, devem estar dispostos buscando-se a menor distância entre o ponto de impacto da descarga (subsistema de captação) e a terra (subsistema de aterramento), sendo assim, devem ser observadas as seguintes características: Propiciar múltiplos caminhos para descida; Terem o menor comprimento possível; Propiciar equipotencialização com as partes condutoras da estrutura; Serem interligados por meio de condutores horizontais formando anéis; Serem instalados a uma distância mínima de 50 cm de portas, janelas e outras aberturas; Sempre que possível, deve-se instalar um condutor de descida em cada canto da estrutura; Recomenda-se que os usuários evitem utilizar equipamentos eletrônicos sensíveis próximos aos condutores de descida; As emendas dos condutores de descida devem ser feitas preferencialmente com solda exotérmica. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

70 O número dos condutores de descida (Equação 48), deve ser projetado em função do nível de proteção desejado e do afastamento entre os condutores de descida, portanto: Onde: Ncd = número dos condutores de descida; Pco = Perímetro da construção, em metros; Dcd = espaçamento dos condutores de descida. N cd = P co D cd (48) Os condutores de descida devem ser distribuídos ao longo de todo o perímetro da construção, com um espaçamento máximo em função ao nível de proteção do SPDA (Tabela 34). Tabela 34 - Valores das distâncias entre os condutores de descida de acordo com a classes do SPDA 70 Classe do SPDA Distância (metros) I 10 II 10 III 15 IV 20 É aceitável que o espaçamento dos condutores de descida alcance até 20% além do valor tabelado. Fonte: (NBR 5419, 2015) Subsistema de aterramento O sistema de aterramento, é composto por elementos condutores enterrados ou embutidos nas fundações das estruturas responsáveis por dissipar a corrente da descarga atmosférica no solo. Segundo Stéfani (2011), para que isso seja realizado de uma maneira segura, ele deve oferecer o mínimo de resistência possível e se espalhar de forma homogênea, impedindo assim diferenças de potencial muito elevadas ao redor do volume a ser protegido. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

71 A resistência de aterramento, é compreendida como a relação da tensão medida entre o eletrodo e o terra pela corrente injetada nesse eletrodo, sendo medida pelo terrômetro. A norma NBR 5419: 2005 anteriormente considerava satisfatório um aterramento quando sua resistência se encontrava abaixo de 10 Ω, como forma de reduzir os gradientes de potencial no solo e a probabilidade de centelhamento perigoso, entretanto, com a atualização da norma em 2015, esse valor foi retirado, passando a ser tarefa do responsável técnico especificar o valor da resistência de aterramento. Contudo, a norma nos diz que deve-se obter a menor resistência de aterramento possível, compatível com o arranjo do eletrodo, a topologia e a resistividade do solo Quando não se consegue alcançar um valor aceitável de resistência de aterramento, pode-se mudar o número ou o tipo de eletrodo de aterramento. Porém, em solos muito secos, mesmo com outras alternativas, muitas vezes não se consegue alcançar um valor regular, nesse caso é realizado o tratamento químico do solo. O tratamento do solo tem como finalidade alterar suas constituições químicas do solo, aumentando o teor de água e sal e, por conseguinte melhorar sua condutividade. A composição de um aterramento é dada basicamente por materiais condutores no formato de hastes, cabos, encanamentos, anéis e até mesmo a própria armação de aço presente na fundação da estrutura que se deseja proteger. Todos esses elementos devem ser devidamente conectados e imersos na terra para formarem juntos a malha de aterramento da edificação (STÉFANI, 2011, pág. 35). O eletrodo de aterramento em anel, deve estar instalado aproximadamente a 1 (um) metro de distância das paredes externas da edificação e ter uma profundidade mínima de 0,5 metro, como mostra a Figura 15. Figura 15 - Malha de Aterramento 71 Fonte: (DUQUE, 2016) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

72 72 Os elementos que compõe o sistema de aterramento, como os demais subsistemas, também são divididos de acordo sua natureza construtiva, sendo eles naturais ou não naturais. Segundo Mamede Filho (2010), o sistema de aterramento natural, é composto elementos metálicos embutidos nas fundações das edificações e parte integrante destas. São exemplos de sistemas de aterramento naturais as fundações de concreto armado das edificações, as bases de torre de aerogeradores, as estruturas de concreto enterradas especialmente construídas para a finalidade de dispersão das correntes elétricas etc. Como elemento de aterramento não natural, são normalmente utilizado cabo e eletrodos tipo hastes verticais, horizontal ou inclinada (haste de Copperweld) que dispersam as correntes elétricas no solo. Os exemplos mais comuns desses elementos são condutores de cobre nu diretamente enterrados em torno da estrutura e hastes de terra com cobertura eletrolítica de cobre enterradas verticalmente Resistividade do solo Um dos métodos utilizados para medir a resistividade do solo é o Método de Wenner. O mesmo consiste em utilizar um equipamento denominado Megger, que possui quatro terminais, dois de corrente e dois de potencial, que tem a finalidade de medir a resistência do solo. O aparelho (Figura 16), através de sua fonte interna, faz circular uma corrente elétrica I entre as duas hastes externas que estão conectadas aos terminais de corrente C1 e C2. Figura 16 - Equipamento Megger Fonte: (DUQUE, 2016) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

73 73 De acordo com a Figura 16, os parâmetros R, a e p são referentes respectivamente, a resistência em Ω no Megger para uma profundidade a, o espaçamento das hastes cravadas no solo e a profundidade da haste cravada no solo. Em seguida, após encontrar o valor dos três parâmetros, é possível calcular a resistividade elétrica do solo a partir da Equação 49: ρ = 1 + 4πaR 2a (a) 2 + (2p)² 2a (2a) 2 + (2p)² (49) Resistência de aterramento A resistência de aterramento de uma haste pode ser determinada a partir da Equação 50, levando-se em consideração o comprimento l e raio r da mesma, ambos as medidas em metros. O parâmetro ρ representa a resistividade do solo. R = p x ln (2l r ) 2π x l (50) Caso deseja-se diminuir ainda mais a resistência do aterramento, deve-se interligar uma quantidade maior de hastes. Sendo assim, para n hastes alinhadas e espaçadas a 3 metros de distância entre si, tem-se que Rn = k.rn, onde k é o coeficiente referente a quantidade de hastes utilizadas no sistema. Tabela 35 - Relação k e n N K 1 0,56 0,4 0,32 0,26 0,23 0,20 0,18 0,16 Fonte: (DUQUE, 2016) Já para determinar a resistência de aterramento em malha fechada, deve-se considerar a área da malha de aterramento (A, em m²) e a extensão total do cabo enterrado (L, em m), além do valor da resistividade do solo. A resistência de aterramento em malha fechada, pode ser determinada segundo a Equação 51: R = p 4 π A + p L (51) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

74 Materiais e dimensões do SPDA A instalação de um SPDA deve ser realizada com materiais que possuem elevada resistência contra as correntes das descargas atmosféricas, evitando assim danos na estrutura. Deste modo, as Tabelas 36 e 37, apresentam os materiais e dimensões do SPDA. Na Tabela 36, são mostrados os materiais e valores para os subsistemas de captação e de descida, já a Tabela 37, representa o subsistema de aterramento. Tabela 36 - Material, configurações e área de seção mínima dos condutores de captação, hastes captoras e condutores de descida Material Configuração Área da secção mínima (mm²) Comentários Fita maciça 35 Espessura 1,75 mm Cobre Arredondado maciço 35 Diâmetro 6 mm Encordoado 35 Diâmetro de cada fio da cordoalha 2,5 mm Arredondado maciço (minicapacitores) 200 Diâmetro 16 mm Fita maciça 70 Espessura 3 mm Arredondado maciço 70 Diâmetro 9,5 mm Alumínio Encordoado 70 Diâmetro de cada fio da cordoalha 3,5 mm Arredondado maciço (minicapacitores) 200 Diâmetro 16 mm Aço cobreado IACS 30% Aço cobreado IACS 64% Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 50 Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 70 Diâmetro de cada fio da cordoalha 3 mm Diâmetro de cada fio da cordoalha 3,6 mm Fita maciça 50 Espessura 2,5 mm Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

75 75 Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Aço galvanizado a quente Encordoado 50 Arredondado maciço (minicapacitores) Diâmetro de cada fio da cordoalha 1,7 mm 200 Diâmetro 16 mm Fita maciça 50 Espessura 2 mm Aço galvanizado Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 70 Diâmetro de cada fio da cordoalha 1,7 mm Arredondado maciço (minicapacitores) 200 Diâmetro 16 mm Fonte: (NBR 5419, 2015) Tabela 37 - Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento Dimensões mínimas Material Configurações Eletrodo Cravado (Diâmetro) Eletrodo não cravado Comentários Encordoado - 50 mm² Diâmetro de cada fio da cordoalha 3 mm Cobre Arredondado Maciço - 50 mm² Diâmetro 8 mm Fita maciça - 50 mm² Espessura 2 mm Arredondado Maciço 15 mm - Tubo 20 mm Espessura parede 2 mm da Arredondado Maciço 16 mm Diâmetro 10 mm - Aço galvanizado a quente Tubo 25 mm - Espessura da parede 2 mm Fita maciça - 90 mm² Espessura 3 mm Encordoado - 70 mm² - Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

76 Aço cobreado Aço inoxidável Arredondado Maciço 12,7 mm 70 mm² Encordoado 12,7 mm 70 mm² Arredondado Maciço 15 mm Diâmetro 10 mm Fita maciça 15 mm 100 mm² 76 Diâmetro de cada fio da cordoalha 3,45 mm Diâmetro de cada fio da cordoalha 3,45 mm Espessura mínima 2 mm Espessura mínima 2 mm Fonte: (NBR 5419, 2015) Instalação de um sistema de proteção interno O sistema interno de proteção contra descargas atmosféricas, tem como finalidade evitar a ocorrência de centelhamentos perigosos na parte interna da edificação que podem provocar estragos às instalações e transferências de potenciais. Os centelhamentos perigosos podem ser evitados através de ligações equipotenciais e isolação elétrica entre as partes Equipotencialização com a finalidade de proteção contra descargas atmosféricas Segundo a NBR : 2015, a equipotencialização é obtida a partir da interligação do SPDA com as instalações metálicas, sistemas internos e partes condutivas externas e linhas elétricas conectadas à estrutura. Os meios de interligação de equipotencialização pode ser realizada por dois métodos: a) Direto: através de condutores de ligação; b) Indireto: através de dispositivo protetores de surto DPS e centelhadores Equipotencialização para instalações metálicas Nesse caso, a equipotencialização é dimensionada a partir do tipo de SPDA. No caso de um SPDA externo isolado, a equipotencialização deve ser realizada somente ao nível do solo, enquanto que, para um SPDA externo não isolado, devem ser realizadas Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

77 equipotencializações na base da estrutura ou próximo do nível do solo; e/ou onde os requisitos de isolação não são atendidos. As equipotencializações com a finalidade de proteção contra descargas atmosféricas devem ser retilíneas e com o menor comprimento possível. A Tabela 38, apresenta os valores mínimos da seção reta dos condutores que interligam diferentes barramentos de equipotencialização e dos condutores que ligam essas barras ao sistema de aterramento. Tabela 38 - Dimensões mínimas dos condutores que interligam diferentes barramentos de equipotencialização 77 Nível do SPDA Modo de instalação Material Área da seção reta mm² Cobre 16 Não enterrado Alumínio 25 I a IV Aço galvanizado a fogo 50 Cobre 50 Enterrado Alumínio Aço galvanizado a fogo Não aplicável 80 Fonte: (NBR 5419, 2015) Os valores mínimos da seção reta dos condutores que ligam as instalações metálicas internas aos barramentos de equipotencialização são informados na Tabela 39. Tabela 39 - Dimensões mínimas dos condutores que interligam as instalações metálicas internas aos barramentos de equipotencialização Nível do SPDA Material Área da seção reta mm² Cobre 6 I a IV Alumínio 10 Aço galvanizado a fogo 16 Fonte: (NBR 5419, 2015) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

78 78 De acordo com a NBR : 2015, quando o DPS for utilizado na instalação, eles devem ter as seguintes características: Iimp kci (52) Onde: Iimp: corrente de impulso; kci: corrente da descarga atmosférica que flui do SPDA externo para esses elementos metálicos interligados. Sendo assim, a tensão de impulso disruptiva nominal (URIMP) deve ser menor que o nível de impulso suportável de isolação entre as partes Equipotencialização para elementos condutores externos A equipotencialização para elementos condutores externos deve ser realizada junto ao ponto mais próximo de onde eles se conectam na estrutura a ser protegida. Quando uma ligação direta não pode ser realizada, é necessário a utilização de DPS com as seguintes características: Iimp IF (53) Onde, a corrente de impulso (Iimp) deve ser maior ou igual a corrente da descarga atmosférica que flui ao longo do condutor externo (IF), considerado que o nível de proteção UP deve ser inferior ao nível de suportabilidade a impulso da isolação entre as partes, e que a tensão de impulso disruptiva nominal URIMP menor que o nível de impulso suportável de isolação entre as partes Equipotencialização para sistemas internos Nessa situação, quando os condutores dos sistemas internos estiverem blindados ou se estiverem dentro de eletrodutos metálicos, é necessário apenas realizar as ligações equipotenciais a essas blindagens ou eletrodutos. Entretanto, caso os condutores dos sistemas internos não sejam blindados ou instalados dentro de eletrodutos metálicos devem ter equipotencialização por meio de dispositivos de proteção contra surtos (DPS). Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

79 Equipotencialização para as linhas conectadas à estrutura a ser protegida A equipotencialização com a finalidade de proteção contra descargas atmosféricas para linhas de alimentação elétrica e de sinais deve ser realizada junto ao local mais próximo de onde os elementos condutores externos adentram na estrutura a ser protegida. Nesse caso, é necessário haver equipotencialização, direta ou via DPS, de todos os condutores de cada linha. Se as linhas forem blindadas ou estiverem instaladas em eletrodutos metálicos, essas blindagens e/ou eletrodutos devem ser equipotencializados. Caso as áreas das seções (SC) das blindagens ou eletrodutos forem superiores ou iguais ao valor mínimo (SCmin), as equipotencializações não são necessárias. O valor mínimo Scmín (em mm²) da área da seção reta da blindagem para que seja evitado centelhamento perigoso é dado pela Equação 54: S Cmin = I f. ρc. L C U W (mm 2 ) (54) Onde: If: é a corrente que percorre a blindagem (ka); ρc: é a resistividade da blindagem (Ω.m); Lc: é o comprimento do cabo (m); UW é a tensão suportável de impulso do sistema eletroeletrônico alimentado pelo cabo (kv). Os limites de corrente para cabos blindados e não blindados, são obtidos a partir das Equações 55 e 56, respectivamente. If = 8. SC (55) If = 8. n. S C (56) Onde SC representa a seção da blindagem (mm²), n ao número de condutores e S C à seção de cada condutor (mm²). Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

80 Isolamento elétrico do SPDA A isolação elétrica das partes metálicas da estrutura e do SPDA deve ser obtida respeitando-se uma distância d, entre as partes, superior à uma distância mínima de afastamento s, estabelecida pela Equação 57: s = k i k m. k c. l (57) Onde: ki: depende do nível do SPDA (Tabela 40) km: depende do material isolante (Tabela 41); kc: depende da corrente da descarga atmosférica pelos condutores de descida (Tabela 42); l: é o comprimento (m) ao longo do subsistema de captação ou de descida, desde o ponto onde a distância de segurança é analisada até a equipotencialização mais próxima. Tabela 40 - Isolação do SPDA externo: valores do coeficiente ki Nível de proteção do SPDA ki I 0,08 II 0,06 III e IV 0,04 Fonte: (NBR 5419, 2015) Tabela 41 - Isolação do SPDA externo: valores do coeficiente km Material Km Ar 1 Concreto, tijolo 0,5 Fonte: (NBR 5419, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

81 81 Tabela 42 - Isolação do SPDA externo: valores do coeficiente ki Número de descidas n kc 1 (somente para SPDA isolado) 1 2 0,66 3 ou mais 0,44 Fonte: (NBR 5419, 2015) Adoção de medidas de redução de potenciais perigosos Projeto e instalação de medidas de proteção contra surtos (MPS) De acordo com a norma NBR : 2015, os sistemas elétricos e eletrônicos estão sujeitos a danos devido a impulsos eletromagnéticos causados pelas descargas atmosféricas (LEMP). A principal fonte de danos é a corrente da descarga atmosférica e seu campo magnético subsequente, que possui a mesma forma de onda da corrente da descarga atmosférica. Neste caso, as duas principais causas de danos devido a LEMP, são as seguintes: Surtos conduzidos ou induzidos transmitidos aos equipamentos através da conexão por condutores metálicos; e Efeitos de campos eletromagnéticos irradiados diretamente para os próprios equipamentos. Sendo assim, para evitar prejuízos nos sistemas internos, é necessária a instalação de MPS. No entanto, antes de instalação das medidas de proteção, é preciso dividir a estrutura em zonas de proteção (ZPRs). A divisão pode ser realizada em n ZPR s, porém, o recomendado é que supere duas zonas. Segundo Souza (2016), as zonas de proteção contra raios são divididas em externas e internas, sendo essas subdivididas em ZPR0 (ZPR0a e ZPR0b) para as zonas externas e ZPR1, ZPR2...n para as zonas internas. a) Zonas externas ZPR 0: zona ameaçada diretamente pela incidência da descarga atmosférica, onde os sistemas internos estão sujeitos às correntes de surto totais (ZPR 0A) ou parciais (ZPR 0B). Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

82 82 b) Zonas internas ZPR 1: zona em que a corrente de surto é limitada pela distribuição das correntes e interfaces isolantes e por DPS ou pela instalação de blindagem espacial na fronteira das zonas. ZPR 2...n: zona em que a corrente de surto é ainda mais limitada pela distribuição das correntes e interfaces isolantes e por DPS suplementares nas fronteiras entre as zonas mais internas. A Figura 17, mostra um exemplo de divisão de uma estrutura dentro de ZPR interna. Figura 17 - Divisão de diferentes ZPR Fonte: (NBR 5419, 2015) Depois de determinar as ZPR s, é necessário definir as medidas de proteção contra surtos, sendo elas: blindagens espaciais e/ou condutores blindados, para a proteção contra os efeitos de campos eletromagnéticos irradiados diretamente para os próprios equipamentos, e sistema de DPS coordenado, para a proteção contra efeitos de surtos conduzidos ou induzidos. As medidas de proteção contra surtos podem ser empregadas pelo menos de quatro maneiras distintas, como cita a NBR : A primeira configuração (Figura 18), e a mais completa, é a emprego de MPS usando blindagem em duas zonas espaciais (ZPR 1 e ZPR 2) em forma de grade e um sistema de DPS coordenado, protegendo os equipamentos contra campos eletromagnéticos irradiados e surtos conduzidos. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

83 83 Figura 18 - MPS usando blindagem espacial e um conjunto de DPS coordenado Fonte: (NBR 5419, 2015) O segundo desenho (Figura 19), é a utilização de blindagem espacial em forma de grade em apenas uma zona de proteção (ZPR 1) e o uso de DPS na entrada da ZPR 1, estabelecendo proteção contra campos eletromagnéticos irradiados e surtos conduzidos. Figura 19 - MPS usando blindagem espacial em ZPR 1 e DPS na entrada Fonte: (NBR 5419, 2015) O terceiro caso (Figura 20), é emprego de MPS utilizando linhas blindadas, em conjunto com invólucros blindados dos equipamentos para a proteção contra campos eletromagnéticos irradiados. Além disso, é adicionado o DPS na entrada ZPR 1 para surtos conduzidos. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

84 84 Figura 20 - MPS utilizando linhas internas blindadas e proteção através de DPS na entrada de ZPR 1 Fonte: (NBR 5419, 2015) A quarta, e última, configuração (Figura 21), é a instalação de MPS utilizando coordenação de DPS apenas para proteger equipamentos que não são sensíveis a campos magnéticos irradiados, neste caso, os DPS somente fornecerão proteção contra surtos induzidos. Figura 21 - MPS usando somente um sistema coordenado de DPS Fonte: (NBR 5419, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

85 85 Deste modo, podemos firmar que as MPS são de grande importância para a proteção de uma estrutura, sendo que, quanto mais medidas forem adotadas, mais segura estará a estrutura Medidas básicas de proteção contra surtos Como já mencionado anteriormente, algumas medidas básicas de proteção necessitam ser adotadas com o objetivo de proteger a estrutura contra prováveis danos ocasionados pelos impulsos eletromagnéticos, gerados pelas descargas atmosféricas. Entre elas, estão o aterramento e equipotencialização, blindagem magnética e roteamento das linhas, sistema coordenado de DPS e interface isolantes Aterramento e equipotencialização Segundo Souza (2016), o princípio básico desta medida é ter um subsistema de aterramento eficiente que encaminhe toda a corrente proveniente da descarga atmosférica para o solo e uma malha de equipotencialização responsável por diminuir a diferença de potencial e reduzir a intensidade de campo magnético. O subsistema de aterramento deve atender as condições descritas no item e a ligação equipotencial é realizada a partir de uma malha que interliga todos os elementos condutores da estrutura, como concreto armado, trilhos do elevador, telhados, fachadas metálicas, armações metálicas de fachadas, portas e pisos, tubulações e bandejas de cabos. A rede de equipotencialização pode ser interligada em duas configurações diferentes, estrela (S) ou malha (M). A configuração estrela (S), deve estar conectada ao sistema de aterramento exclusivamente por uma única barra de equipotencialização atuando como ponto de referência do aterramento, e todas as partes metálicas do sistema interno devem ser isoladas do mesmo (Figura 22-b). Está configuração é empregada principalmente onde sistemas internos estão localizados em zonas pequenas e que possuam um único ponto de entrada para todas as linhas. Já na configuração malha (M), os componentes metálicos dos sistemas internos não se encontram separados do subsistema de aterramento, estando em contato com diversos pontos de equipotencialização (Figura 22-b). Está configuração, é utilizada em Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

86 zonas relativamente extensas ou até mesmo sobre uma estrutura inteira, onde as linhas entram na estrutura por diversos pontos. Em sistemas mais complexos, é possível utilizar a combinação de ambas as configurações (estrela e malha). Figura 22 - Integração de partes condutoras de sistemas internos em uma interligação para equipotencialização 86 Configuração estrela S Configuração em malha M a) Configuração básica b) Integração na interligação para equipotencialização Fonte: (NBR 5419, 2015) A equipotencialização é formada através da utilização de barras que devem ser instaladas próximas ao ponto de entrada da fronteira das zonas, devendo ser providenciada para todas as partes metálicas e serviços que adentram na fronteira da ZPR. Os serviços como linhas elétricas de energia e de sinal, preferencialmente devem adentram na zona de proteção todas pelo mesmo local e serem conectados na mesma barra de equipotencialização. Caso isto não seja possível, e existir serviços entrando por Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

87 87 diferentes pontos na ZPR, então cada serviço deve ser interligado a uma barra de equipotencialização e estas devem ser conectadas entre si. Para alcançar essa finalidade, é recomendado utilizar uma barra de equipotencialização em forma de anel (anel condutor). Além disso, é necessário a utilização de ligações equipotenciais através do uso de DPS nas entradas das ZPR a fim de equipotencializar as linhas que entram na zona de proteção. De acordo com a norma NBR : 2015, para que a equipotencialização seja eficiente, é necessário seguir alguns princípios básicos, como: Uma baixa impedância da rede a ser equipotencializada; As barras de equipotencialização devem ser conectadas pelo menor caminho possível e de forma retilínea; A instalação de DPS deve ser realizada utilizando ligações mais curtas possíveis à barra de equipotencialização e também aos condutores vivos, de maneira a minimizar as quedas de tensão indutivas; Utilização de cabos blindados no lado protegido do circuito, após o DPS, com o intuito de minimizar os efeitos de indução mútua; Os materiais e dimensões das barras e condutores de equipotencialização devem estar conforme as especificações descritas na Tabela 43. Tabela 43 - Materiais e dimensões das barras e condutores de equipotencialização Componentes da equipotencialização Material a Seção transversal mm² Barras de equipotencialização (cobre, aço cobreado ou aço galvanizado) Condutores para conexão de barras de equipotencialização para o subsistema de aterramento Condutores para conexão entre barras de equipotencialização (conduzindo total ou parte significante da corrente da descarga atmosférica) Cu 50 Fe 50 Cu 50 Fe 80 Cu 16 Al 25 Fe 50 Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

88 88 Condutores para conexão de partes metálicas internas da instalação para as barras de equipotencialização (conduzindo uma parcela da corrente do raio) Classe I Cu 6 Al 10 Fe Condutores de aterramento para DPS (conduzindo a totalidade ou parte da corrente da descarga) Classe II 6 Cu Classe III 1 Outros DPS b 1 a Outros materiais utilizados devem ter seção transversal assegurando resistência mecânica e condutância equivalentes. b incluindo DPS usados em sistemas de sinal. Fonte: (NBR 5419, 2015) Blindagem magnética e roteamento de linhas As blindagens magnéticas como roteamento de linhas, são medidas de proteção utilizadas para reduzir falhas permanentes de sistemas internos. A blindagem magnética, pode ser dividida em três classificações: blindagem espacial, blindagem de linhas internas e blindagem de linhas externas. A blindagem espacial determina as zonas protegidas, que podem cobrir totalmente ou parcialmente a estrutura, um cômodo ou somente o gabinete do equipamento. Este tipo de blindagem pode ser em forma de grade, blindagens metálicas continuas ou abranger os componentes naturais da própria estrutura. A blindagem de linhas internas, abrange o cabeamento e equipamentos do sistema a ser protegido, sendo assim, blindagem metálica dos cabos, dutos metálicos fechados dos cabos e gabinetes metálicos dos equipamentos são usados para esta finalidade. Já a blindagem de linhas externas, compreende a blindagem dos cabos, dutos metálicos fechados e dutos de concreto armado. O roteamento das linhas internas tem como objetivo minimizar os laços de indução e diminuir a existência de surtos de tensão dentro da estrutura. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

89 Coordenação de DPS Os surtos causados pelas descargas atmosféricas na maioria das vezes ocasionam falhas nos sistemas elétricos e eletrônicos em razão da perda de isolamento ou quando a sobretensão ultrapassa o nível de isolamento do equipamento. Segundo a NBR : 2015, o equipamento está protegido se a tensão suportável de impulso UW for superior à sobretensão de surto entre seus condutores energizados e o aterramento, caso contrário, é necessário a instalação do DPS. O DPS irá proteger adequadamente os equipamentos se sua tensão de proteção efetiva UP/F for menor que a tensão suportável nominal de impulso UW. Caso a corrente da descarga atmosférica que incide no ponto em que está localizado o DPS for maior que a In do DPS, a tensão de proteção UP será maior e UP/F pode exceder a suportabilidade do equipamento UW. Portanto, a corrente nominal do DPS In deve ser igual ou maior que a corrente da descarga atmosférica que ocorre neste ponto. O DPS pode ser instalado em três locais diferentes, de acordo com seu nível de proteção. O DPS com maior NP deve ser instalado no local onde a linha adentra a estrutura, no caso, o quadro de distribuição principal. Depois de instalado no quadro principal, com o intuito de proteger ainda mais a estrutura, DPS s devem ser instalados nos quadros de distribuição adjacentes e diretamente nas tomadas ligadas aos equipamentos. A eficiência do DPS vai de acordo com a sua proximidade em relação ao equipamento ou a linha que adentra a estrutura. Quanto mais próximo do equipamento, mais eficiente é a proteção e quanto mais próxima da linha que adentra a estrutura, maior é o número de equipamentos protegidos pelo DPS (SOUZA, 2016). Os fatores para determinar a tensão adequada de proteção do DPS são: a) Tensão de impulso suportada pelo equipamento UW; b) Comprimento dos condutores de conexão ao DPS, do comprimento e da rota do circuito entre o DPS e o equipamento a ser protegido. A tensão de saída do DPS, resultante do nível de proteção e da queda de tensão nos terminais e conexões, pode assumir duas configurações: a) DPS do tipo limitador de tensão b) DPS do tipo comutador de tensão UP/F = UP + ΔU (58) UP/F = máx(up, ΔU) (59) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

90 90 Quando o DPS se encontra instalado no local de entrada da linha na estrutura, pode ser admitido um valor de ΔU = 1 kv/m de comprimento. Já, quando o comprimento da linha for menor ou igual a 5 metros, é assumido um valor UP/F = 1,2 x UP Interfaces isolantes Segundo a NBR : 2015, interfaces isolantes podem ser usadas para reduzir os efeitos dos impulsos eletromagnéticos causados pelas descargas atmosféricas. A proteção das interfaces contra sobretensões, pode ser obtida utilizando-se DPS Inspeção e manutenção de um SPDA A inspeção de um SPDA, tem como objetivo garantir que o mesmo esteja de acordo com a norma NBR 5419: 2015, além de verificar se todos os componentes da estrutura estejam em boas condições e capazes de cumprir suas atribuições; não apresentando corrosão, e atendendo às suas respectivas normas. As inspeções devem ser realizadas durante a construção da estrutura, após a instalação do SPDA ou sempre que houver algum reparo na edificação. Caso haja suspeita de que a estrutura tenha sido atingida por uma descarga atmosférica, também é necessário realizar uma nova inspeção. Além disso, é recomendado a realização de inspeções periódicas, por um profissional habilitado, de um ano para estruturas com riscos explosivos, estruturas expostas à corrosão atmosférica severa (regiões litorâneas); ou estruturas responsáveis pelo fornecimento de serviços considerados essenciais (energia, água, telefonia, internet); e para as demais estruturas devem ser realizadas inspeções a cada três anos. Segundo a NBR : 2015, durante as inspeções periódicas, são analisados alguns itens considerados importantes, como: Deterioração e corrosão dos captores, condutores de descida e conexões; Condição das equipotencializações; Corrosão dos eletrodos de aterramento; Verificação da integridade física dos condutores do eletrodo de aterramento para os subsistemas de aterramento não naturais. Caso algum dos itens acima apresente alguma desconformidade, cabe ao profissional habilitado informar ao responsável pela estrutura todas as irregularidades Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

91 91 encontradas através de um relatório técnico, e recomendar sua manutenção. A manutenção das instalações, pode variar desde imediato a item de manutenção preventiva, dependendo do estado de conservação do elemento analisado. Os documentos contendo a comprovação da necessidade do SPDA (externo e interno) juntamente com seu respectivo nível de proteção e a documentação contendo os desenhos em escala mostrando as dimensões, os materiais e o posicionamento de todos os componentes do SPDA externo e interno devem ser mantidas no local. 2.7 MEDIDAS DE PROTEÇÃO CONTRA ACIDENTES COM SERES VIVOS Medidas de proteção contra tensão de toque Em alguns casos, mesmo que o SPDA tenha sido projetado e instalado seguindo as recomendações presentes na norma NBR 5419: 2015, a proximidade dos condutores de descida de um SPDA pode originar risco de vida aos seres vivos. No entanto, se algumas orientações forem seguidas, os riscos de vida podem ser reduzidos a níveis toleráveis, como por exemplo: a) A circulação e a aproximação de pessoas nas intermediações dos condutores de descida, deve ser muito baixa; b) O subsistema de descida deve ser composto de pelos menos dez descidas naturais; c) A resistividade da camada superficial do solo for maior ou igual a 100 kω.m, para uma distância máxima de até 3 metros dos condutores de descida. Entretanto, se nenhuma destas condições possam ser atendidas, devem ser adotadas algumas medidas de proteção a fim de evitar danos causados por tensão de toque, como por exemplo: a) Barreiras e avisos para que os condutores de descida não serem tocados; b) Isolamento dos condutores de descida com materiais que suportem uma tensão de ensaio de 100kV Medidas de proteção contra tensão de passo As condições para se reduzir os riscos de vida a um nível tolerável contra tensão de passo, são as mesmas tomadas contra tensão de toque. Mas, caso nenhuma dessas condições conseguem ser atendidas, algumas medidas de proteção devem ser adotadas, Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

92 92 como a instalação de barreiras e avisos para reduzir o acesso à área perigosa em uma distância de até 3 metros dos condutores de descida, e também a construção de eletrodo de aterramento reticulado complementar no entorno do condutor de descida. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

93 93 3 METODOLOGIA Para Fonseca (2002), metodologia é o estudo da organização, dos caminhos a serem percorridos, para se realizar uma pesquisa ou um estudo, ou para se fazer ciência. Etimologicamente, significa o estudo dos caminhos, dos instrumentos utilizados para fazer uma pesquisa científica. O estudo deste trabalho será através de métodos quantitativos, levando em consideração as equações descritas na NBR 5419: Segundo Fonseca (2002), a pesquisa quantitativa recorre à linguagem matemática para descrever as causas de um fenômeno, as relações entre variáveis, etc. O estudo de caso deste trabalho, será realizado na edificação do DCEEng, localizado no município de Ijuí. A estrutura faz parte de um complexo universitário da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (UNIJUÍ) e possui as seguintes dimensões: Comprimento: 32,10 m Largura: 21,07 m Altura: 16,20 m Essas dimensões irão ser utilizadas para a realização dos cálculos de verificação da necessidade de instalação do SPDA. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

94 94 4 ESTUDO DE CASO O estudo de caso tem como objetivo, a análise para aumentar o conhecimento sobre determinado assunto, buscando explorar o estudo e adaptando o mesmo ao que necessita ser aplicado (Raupp e Beuren, 2003). 4.1 VERIFICAÇÃO DA NECESSIDADE DE SPDA NO PRÉDIO DO DCEENG UNIJUÍ IJUÍ O propósito deste trabalho é realizar um estudo de verificação da necessidade de instalação de SPDA no prédio do DCEEng da Unijuí na cidade de Ijuí conforme a NBR 5419/2015, em caso afirmativo, avaliar qual a classe que deve ser adotada. Inicialmente, deve-se analisar quais os tipos de perda possíveis da edificação. Dentre os quatro tipos de perda citados anteriormente, apenas dois serão considerados nesse estudo, L1 e L2. A perda L3 não será computada, devido ao fato que a edificação do DCEEng, não ter nenhuma perda cultural caso venha ser atingido por uma descarga atmosférica, já que a mesma não possui nenhuma obra de arte em seu interior. Já a perda L4, é determinada a partir dos custos dos equipamentos internos e dos valores do patrimônio da edificação. Devido ao fato de não se ter conhecimento sobre os valores dos bens da construção, a perda L4 também será desconsiderada. Vale destacar que para a análise da necessidade de instalação do SPDA basta apenas que um dos riscos, R1 ou R2 (referente as perdas consideradas L1 e L2), seja maior que risco tolerável correspondente para que o sistema de proteção contra descargas atmosféricas seja instalado Análise do Número Anual N de eventos perigosos Densidade de Descargas Atmosféricas para a terra (NG) O primeiro parâmetro a ser determinado nesse estudo, corresponde a densidade de descargas atmosféricas para a terra (NG). A constante NG, é obtida a partir do mapa isoceráunico do Brasil, que está disponibilizado no site do INPE (Instituto de Pesquisas Espaciais). De acordo com a localização da edificação do DCEEng (Figura 23), o valor de NG descargas estabelecido é igual a 14,955 ( km² ano ). Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

95 95 Figura 23 - Densidade de Descarga Atmosféricas para Terra (NG) na cidade de Ijuí Fonte: (INPE, 2017) Análise do número médio anual de eventos perigosos ND devido a descarga atmosférica na estrutura e NDJ em uma estrutura adjacente Para determinar o valor da constante ND, antes deve-se determinar o valor a área de exposição equivalente AD. Esse parâmetro é determinado a partir das medidas da edificação. Abaixo é apresentado as medidas de comprimento, largura e altura da estrutura do DCEEng. L (comprimento do DCEEng) = 32,10 metros; W (largura do DCEEng) = 21,07 metros; H (altura do DCEEng) = 16,20 metros. O valor de NDJ não será determinado, pois não existe nenhuma subestação ou estrutura semelhante conectada ao prédio principal, portanto a edificação não possui nenhuma estrutura adjacente. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

96 Determinação da área de exposição equivalente AD AD = (LxW) + [2 x (3xH) x (L+W)] + [π x (3xH)²] AD = (32,10 x 21,07) + [2 x (3 x 16,20) x (32, ,07)] + [π x (3 x 16,20)²] AD = 13264,77 m² Número de eventos perigosos ND para a estrutura Após definir os valores de NG e calcular AD, o último parâmetro para determinar o número de eventos perigosos ND para a estrutura é o fator de localização da estrutura (CD), que é estabelecido a partir da Tabela 4. Considerando que o a estrutura do DCEEng é cercada, em sua maioria, por objetos mais baixos, o valor do parâmetro CD irá ser igual a 0,5. Sendo assim: ND = NG x AD x CD x 1x10-6 ND = 14,955 x 13264,77 x 0,5 x 1x10-6 ND = 0, Avaliação do número médio anual de eventos perigosos NM devido a descargas atmosféricas perto da estrutura A avaliação do número médio anual de eventos perigosos NM devido a descargas atmosféricas perto da edificação é determinado pela seguinte equação: NM = NG x AM x 1x10-6 Portanto, para determinar o valor do parâmetro NM, primeiramente devemos determinar o valor de AM: AM = 2x500 x (L + W) x (π x 500²) Onde L e W, correspondem respectivamente ao comprimento e a largura da estrutura, e o valor de 500 é referente a distância em metros que a linha de energia está do perímetro da estrutura. Sendo assim: AM = 2x500 x (L + W) x (π x 500²) AM = 2x500 x (32, ,07) x (π x 500²) AM = ,16 m² Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

97 97 Após definir o valor de AM, pode-se obter o número médio anual de eventos perigosos devido a descargas atmosféricas perto da estrutura: NM = NG x AM x 1x10-6 NM = 14,955 x ,16 x 1x10-6 NM = 12, Avaliação do número médio anual de eventos perigosos NL devido a descargas atmosféricas na linha A análise do número médio anual de eventos perigosos de descargas atmosféricas na linha de energia, é determinada a partir dos parâmetros NG, CT, CI, CE e AL. O primeiro parâmetro (NG) já foi previamente definido anteriormente, já os demais parâmetros, são referentes, respectivamente, ao fator tipo de linha (Tabela 5), ao fator de instalação da linha (Tabela 7), ao fator ambiental (Tabela 6) e a área de exposição equivalente de descargas atmosféricas que atingem a linha. A linha do estudo é do tipo de energia (CT = 1), sua instalação será do tipo enterrada (CI = 0,5) e a estrutura se encontra em uma área urbana (CE = 0,1). A área de exposição de descargas que atingem a linha é calculada a partir da expressão AL = 40 x LL, onde LL é o comprimento da seção da linha, que nesse caso é aproximadamente igual a 20 metros, sendo assim, teremos uma AL = 800. Na Figura 24, é possível observar o fator de instalação da linha e o comprimento aproximado da seção da linha. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

98 98 Figura 24 - Fator instalação da linha e comprimento aproximado da seção da linha Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2017) Com o conhecimento de todos os parâmetros o valor de NL pode ser determinado: NL = NG x AL x CI x CE x CT x 1x10-6 NL = 14,955 x 800 x 0,5 x 0,1 x 1 x 1x10-6 NL = 5,982x Avaliação do número médio anual de eventos perigosos NI devido a descargas atmosféricas perto da linha Para determinar o número médio anual de eventos perigosos NI devido a descargas atmosféricas perto da linha, utilizamos os mesmos parâmetros definidos no item 9.1.4, porém, o parâmetro AL é substituído por AI, que é definido pela seguinte equação: AI = 4000 x LL Neste caso, o parâmetro LL, como mencionado no item 9.1.4, tem seu valor definido em 20 metros. Sendo assim, o valor de NI corresponde a: NI = NG x AI x CI x CT x 1x10-6 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

99 99 NI = NG x AI x CI x CT x 1x10-6 NI = 14,955 x (4000x20) x 0,5 x 0,1 x 1 x 1x10-6 NI = 0, Avaliação da Probabilidade Px de Danos Probabilidade PA de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar ferimentos a seres vivos por meio de choque elétrico O valor da probabilidade PA, é definido a partir da equação PA = PTA x PB. Os parâmetros PTA e PB, estão diretamente ligados às medidas de proteção adicionais que irão ser implantadas na estrutura, e possuem seus valores definidos, nas Tabelas 8 e 9, respectivamente. Inicialmente, iremos considerar que a estrutura do DCEEng não possui medidas de proteção adicional (PTA = 1) e a estrutura não está protegida por SPDA (PB = 1), uma vez que objetivo inicial do estudo é verificar se a estrutura necessita ou não de sistema de proteção contra descargas atmosféricas. PA = 1 x 1 PA = Probabilidade PB de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar danos físicos Como mencionado no item 9.2.1, o valor de PB é definido a partir da Tabela 9, e assume valor igual a um (estrutura não está protegida por SPDA), pois inicialmente para o estudo de caso deseja-se saber se a estrutura precisa ou não de proteção por SPDA Probabilidade PC de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar falhas a sistemas internos O valor da probabilidade PC é definido a partir dos parâmetros PSPD e CLD, sendo assim, PC = PSPD x CLD. O parâmetro PSPD está relacionado ao nível de proteção do DPS projetado, e possui seus valores definidos na Tabela 10. Neste estudo inicial, está sendo considerado a pior situação, onde nenhum sistema de DPS coordenado irá ser adotado, portanto, PSPD = 1. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

100 100 O fator CLD está associado as condições da blindagem, aterramento e isolamento da linha a qual a estrutura está conectada. De acordo com a Tabela 11, o valor de CLD para uma linha enterrada e não blindada é igual a um. Sendo assim, o valor de PC será igual a: PC = PSPD x CLD PC = 1 x 1 PC = Probabilidade PM de uma descarga atmosférica perto de uma estrutura causar falhas em sistemas internos A probabilidade PM é obtida através da multiplicação dos fatores PSPD e PMS. O valor PSPD já foi definido anteriormente no item e recebe valor igual a um. Já o parâmetro PMS é determinado a partir da multiplicação dos fatores KS1, KS2, KS3 e KS4, elevados ao quadrado, PMS = (KS1 x KS2 x KS3 x KS4)². Os parâmetros KS1 e KS2, são definidos de acordo com a eficiência da blindagem da malha da estrutura externa (SPDA) e da malha da estrutura interna, respectivamente. Neste estudo, as variáveis KS1 e KS2, assumirão valor igual a um, valor máximo permitido. O parâmetro KS3, leva em consideração o tipo de fiação interna da estrutura (Tabela 13), sendo estabelecido para este caso um cabo não blindado (sendo condutores em laço com diferentes roteamentos em edifícios pequenos). O valor admitido para este fator será de 0,2. O valor de KS4, é determinado através da equação KS4 = 1 /Uw, onde Uw é a tensão suportável de impulso do sistema a ser protegido, que neste caso assume valor de 2,5 kv. Com todos os fatores estabelecidos é possível determinar o valor de PM. PM = PSPD x (KS1 x KS2 x KS3 x KS4)² PM = 1 x (1 x 1 x 0,2 x 0,4)² PM = 6,4 x Probabilidade PU de uma descarga atmosférica em uma linha causar ferimentos a seres vivos por choque elétrico O valor de PU, é determinando levando em consideração a multiplicação de quatro fatores, PU = PTU x PEB x PLD x CLD. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

101 101 Como mencionado anteriormente, inicialmente não será instalado nenhuma medida de proteção e nem DPS, pois o objetivo preliminar do estudo é verificar se há ou não a necessidade da instalação de SPDA, portanto os parâmetros PTU e PEB, de acordo com a Tabela 14 e 15 respectivamente, assumem valor igual a um. Os fatores PLD e CLD, conforme as Tabelas 16 e 11 respectivamente, também irão assumir valor igual a um, já que está sendo levando em consideração que a tensão suportável de impulso é de 2,5 kv e que a linha de energia é enterrada e não blindada. Portanto: PU = PTU x PEB x PLD x CLD. PU = 1 x 1 x 1 x1 PU = Probabilidade PV de uma descarga atmosférica em uma linha causar danos físicos A probabilidade PV é avaliada a partir da equação PV = PEB x PLD x CLD, sendo que para esse cálculo, são utilizados os mesmos valores que foram adotados no item PV = PEB x PLD x CLD PV = 1 x 1 x 1 PV = Probabilidade PW de uma descarga atmosférica em uma linha causar falha de sistemas internos Para determinar a probabilidade PW, leva-se em consideração a multiplicação dos fatores PSPD, PLD e CLD. Todos os fatores já foram apontados em outras probabilidades anteriormente. Sendo assim, temos como resultado de PW: PW = PSPD x PLD x CLD PW = 1 x 1 x 1 PW = 1 Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

102 Probabilidade PZ de uma descarga atmosférica perto de uma linha que entra na estrutura causar falhas dos sistemas internos A variável PZ, é definida a partir dos dispositivos de proteção contra surtos instalados na estrutura (PSPD), a tensão suportável de impulso de acordo com o tipo de linha (PLI) e as condições de isolação, aterramento e blindagem da linha de energia (CLI). O parâmetro PSPD tem valor igual a um pois não possui a instalação de DPS na estrutura (Tabela 10). Já os fatores PLI e CLI, foram determinados de acordo com as Tabelas 17 e 11, respectivamente, onde foi considerado uma linha de energia e que a sua tensão suportável de impulso é de 2,5 kv (PLI = 0,3), a linha está enterrada e não é blindada (CLI = 1). PZ = PSPD x PLI x CLI PZ = 1 x 0,3 x 1 PZ = 0, Análise da quantidade de perda LX A análise da quantidade de perda Lx, está relacionada aos quatro tipos de perdas que foram estudadas até o momento, são elas: perda de vida humana ou ferimentos permanentes, perda de serviço ao público, perda de patrimônio cultural e perda econômica Perda L1 Perda de vida humana A perda de vida humana (L1), engloba todos os tipos de danos (D1, D2 e D3), sendo subdivididos em nove valores de perdas típicas (LA, LU, LB, LV, LC, LM, LW e LZ). O dano D1, abrange as perdas típicas LA e LU, sendo elas calculadas a partir da seguinte equação: LA = LU = rt x LT x (nz/nt) x (tz/8760) O parâmetro rt, é referente ao tipo de piso ou solo da edificação, que no caso da estrutura do DCEEng é de Parquet (madeira), sendo assim, de acordo com a Tabela 20, o valor de rt para essa situação será igual a 0, O fator LT, corresponde ao número relativo médio de vítimas feridos por choque elétrico, que conforme a Tabela 19 assume valor de 0,01 para todos as estruturas. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

103 103 Logo as variáveis nz (número total de pessoas na zona), nt (número total de pessoas na estrutura) e tz (tempo que as pessoas estão presentes na zona), não são valores tabelados. Nesse estudo, será considerado apenas uma zona de ação, portanto, o valor de nz será igual ao de nt. De acordo com informações da instituição existe em média um valor de 515 na edificação, portanto, nz = nt = 515. Já, para o tempo que as pessoas estão presentes na zona será estimado um valor de 2640 horas. O valor de tz foi determinado considerado uma jornada de trabalho de 8 horas/dia, e apenas dez meses trabalhados, pois foi atribuído um período de dois meses de férias escolares. LA = LU = rt x LT x (nz/nt) x (tz/8760) LA = LU = 0,00001 x 0,01 x (515/515) x (2640/8760) LA = LU = 3,0137 x 10-8 O segundo dano físico a ser determinado é o dano D2, que compreende as perdas típicas LB e LV. LB = LV = rp x rf x hz x LF x (nz/nt) x (tz/8760) O termo rp, está associado as providências adotadas para reduzir as consequências de um incêndio, nesse caso, inicialmente não será estabelecido nenhuma providência, obtendo-se um valor de rp = 1, de acordo com a Tabela 21. O fator rf, refere-se ao risco de incêndio ou de explosão caso a estrutura eventualmente venha a ser atingida por uma descarga atmosférica. De acordo com o Decreto N , de 1 de Novembro de 2016, que estabelece normas sobre segurança, prevenção e proteção contra incêndio nas edificações e áreas de risco de incêndio no Estado do Rio Grande do Sul, edificações escolares em geral são consideradas baixo risco de incêndio. Portanto, segundo a Tabela 22, o valor de rf será de 0,001. A partir da quantidade de pessoas que se encontram presente na edificação, é possível determinar o nível de pânico provocado em caso de incêndio, esse fator é representado pela variável hz. De acordo com a Tabela 23 a estrutura estudada terá um nível médio de incêndio (número de pessoas entre 100 e 1000), que resulta em um hz = 5. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

104 104 Por fim, o elemento LF é obtido a partir da Tabela 19, levando em consideração o tipo de estrutura. A edificação do DCEEng se enquadra como escola, portanto o valor utilizado para a variável LF será de 0,1. Após definidos todos os fatores, o valor de LB e LV podem ser determinados. LB = LV = rp x rf x hz x LF x (nz/nt) x (tz/8760) LB = LV = 1 x 0,001 x 5 x 0,1 (515/515) x (2640/8760) LB = LV = 0, O tipo de dano D3 (falha de sistemas internos) não será avaliado, devido a estrutura estudada não se uma área de hospital, e também não possui risco de explosão Perda L2 Perda inaceitável de serviço ao público A perda inaceitável de serviço ao público (L2), compreende apenas os tipos de danos D2 e D3, o tipo de dano D1 não está presente devido ao fato que o mesmo é referente apenas a ferimentos em seres vivos, que não compete a perda de serviço público. O tipo de dano D2, inclui as perdas típicas LB e LV, que são determinadas a partida seguinte equação: LB = LV = rp x rf x LF x (nz/nt) Os fatores rp, rf, nz e nt possuem mesmos valores que foram determinados no item L1 Perda de vida humana. O fator LF, na perda L2, representa o número relativo de usuários não servidos em decorrência de danos físicos causados por eventos perigosos. O valor de LF, é obtido a partir da Tabela 25, que nesse estudo resulta em 0,1, isso pois, caso uma descarga atmosférica venha atingir a edificação, o serviço que será suspenso é o fornecimento de energia elétrica. Portanto, o valor das perdas típicas LB e LV serão: LB = LV = rp x rf x LF x (nz/nt) LB = LV = 1 x 0,001 x 0,1 x (515/515) LB = LV = 0,0001 O tipo de dano D3, é referente a falhas de sistemas internos, e engloba as seguintes perdas típicas: LC, LM, LW e LZ. Essas perdas são determinadas a partir da equação: LC = LM = LW = LZ = LO x (nz/nt) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

105 105 Neste caso, a única variável ainda desconhecida da equação acima é LO, que representa número relativo médio de usuários que deixam de ser servidos em função de falhas dos sistemas internos. Conforme a Tabela 25, o valor de LO, caso o serviço de energia elétrica dos servidores seja suspenso devido a eventos perigosos, é de 0,01. Sendo assim, o valor de LC, LM, LW e LZ é: LC = LM = LW = LZ = LO x (nz/nt) LC = LM = LW = LZ = 0,01 x (515/515) LC = LM = LW = LZ = 0, Análise dos riscos Rx Risco R1 Risco de perdas ou danos permanentes em vidas O risco de perdas ou danos permanentes em vidas é obtido a partir da seguinte equação: R1 = RA1 + RB1 + RC1 1 + RM1 1 + RU1 + RV1 + RW1 1 + RZ1 1 As componentes que possuem expoente igual a um só serão utilizados em caso de edificações com risco de explosão ou hospitais. Como a estrutura do DCEEng é considerado uma escola em geral, e não possui risco de explosão, o risco R1 será reduzido em: R1 = RA1 + RB1 + RU1 + RV1 Portanto, o risco R1 pode ser determinado a partir de quatro fatores, podendo ser calculado da seguinte maneira: RA = ND x PA x LA RB = ND x PB x LB RU = (NL + NDJ) x PU x LU RV = (NL + NDJ) x PV x LV Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

106 Todas as variáveis necessárias para o cálculo dos riscos que compõem o parâmetro R1 já foram determinados em outras seções anteriormente, portanto: 106 RA = ND x PA x LA RA = 0,09919 x 1 x 3,0137x10-8 RA = 2,9892x10-9 RB = ND x PB x LB RB = 0,09919 x 1 x 0, RB = 1,4946x10-5 RU = (NL + NDJ) x PU x LU RU = (0, ) x 1 x 3,0137x10-8 RU = 1,8027x10-11 RV = (NL + NDJ) x PV x LV RV = (0, ) x 1 x 0, RV = 9,01397x10-8 Após determinar os valores das quatro variáveis de risco, basta apenas realizar o somatório dos mesmos, e comparar com risco tolerável, que nesse caso é de 1x10-5, para definir o valor de R1. Caso o valor calculado seja maior que o risco tolerável, a edificação necessita da instalação de SPDA. R1 = RA1 + RB1 + RU1 + RV1 R1 = 2,9892x ,4946x ,8027x ,01397x10-8 = 1,5039x10-5 Portanto, após o cálculo, é possível concluir que a instalação do SPDA é necessária, pois o valor de R1 é superior ao do risco tolerável (Tabela 3) Risco R2 Risco de perda de serviço público O risco de perda de serviço público pode ser determinado a partir da equação abaixo, sendo ela o somatório das variáveis RB2, RC2, RM2, RV2, RW2 e RZ2 R2 = RB2 + RC2 + RM2 + RV2 + RW2 + RZ2 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

107 Os valores dos riscos que compõem o parâmetro R2, podem ser obtidos a partir das seguintes equações: 107 RB = ND x PB x LB RC = ND x PC x LC RM = NM x PM x LM RV = (NL + NDJ) x PV x LV RW = (NL + NDJ) x PW x LW RZ = NI x PZ x LZ Nesse caso, o valor de cada uma das variáveis é determinado da seguinte maneira: RB = ND x PB x LB RB = 0,09919 x 1 x 0,0001 RB = 9,919x10-6 RC = ND x PC x LC RC = 0,09919 x 1 x 0,01 RC = 0, RM = NM x PM x LM RM = 12,54078 x 0,0064 x 0,01 RM = 0, RV = (NL + NDJ) x PV x LV RV = (0, ) x 1 x 0,0001 RV = 5,982x10-8 RW = (NL + NDJ) x PW x LW RW = (0, ) x 1 x 0,01 RW = 5,982x10-6 RZ = NI x PZ x LZ RZ = 0,05982 x 0,3 x 0,01 RZ = 0, Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

108 108 Após todos fatores calculados, e sabendo que o risco tolerável para o risco R2 conforme a Tabela 3 é de 1 x 10-3, calcula-se o valor de R2 com o objetivo de identificar se há ou não a necessidade de instalação de SPDA. R2 = RB2 + RC2 + RM2 + RV2 + RW2 + RZ2 R2 = 9,919x , , ,982x ,982x , = 0, Devido ao fato do valor de R2 ser maior que o risco tolerável relacionado a perda de serviço ao público (1x10-3 ), é possível concluir que é necessário a instalação de SPDA na estrutura. Caso, o valor de R2 fosse menor do que o risco tolerável para a perda de serviço ao público, o SPDA deveria ser instalado da mesma forma, pois basta que apenas um dos riscos seja superior ao risco tolerável para a instalação do mesmo. 4.2 INSTALAÇÃO DO SPDA Inicialmente, para verificar qual o nível de SPDA a ser instalado na edificação, realizou-se o cálculo considerando a instalação de um SPDA nível IV. Caso o risco calculado ultrapassasse o risco tolerável, o nível de proteção deve ser alterado para uma classe superior, até que a estrutura se encontra protegida. Instalando-se um SPDA classe IV na estrutura analisada, a probabilidade PB altera seu valor de 1 para 0,2. Além disso, juntamente com a instalação do SPDA nível IV, foram adicionadas outras medidas de proteção como por exemplo avisos de alerta, extintores, hidrantes e entre outros, sendo assim, os valores de PTA e PTU foram alterados de 1 para 0,1, e o valor de rp deixou de ser 1 e passou a ser 0,5. Com as alterações realizadas, o risco R1 passou de 1,50392x10-5 para 1,53974x10-6, estando dentro do limite tolerável, porém, para o risco R2 obteve-se um valor igual a 0, , ultrapassando o risco tolerável que é de 1x10-3. Para o segundo caso, admitiu-se a instalação de um SPDA nível IV novamente, porém com sistemas de proteção contra surtos (DPS) classe IV instalados. Nesse caso, os valores de PSPD e PEB passaram de 1 para 0,05. Com a instalação de dispositivos contra surtos, o risco R1 passou de 1,53974x10-6 para 1,49692x10-6, estando dentro do limite tolerável (1x10-5 ), e o risco R2 passou de 0, para 9,99897x10-5, também estando dentro do limite tolerável. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

109 109 Portanto, pode ser visto, a partir dos cálculos, que para a estrutura estar protegida contra descargas atmosféricas é necessário a instalação de um SPDA classe IV juntamente com DPS classe IV. Porém, alterando os valores de algumas variáveis, como por exemplo: PB, PTA, PTU, PSPD e PEB, é possível aumentar o nível de proteção do SPDA, deixando o mesmo mais seguro. Sendo assim, como a edificação é considerada uma escola, onde existe uma grande circulação de funcionários e estudantes, e caso venha a ser atingida por uma descarga atmosféricas provavelmente irá provocar pânico nas pessoas presentes e também acarretar perda de bens materiais, desta maneira, optou-se por utilizar o nível de proteção classe II, aumentando o nível de proteção da edificação. Alterando o nível de proteção da estrutura para classe II, os riscos R1 e R2 terão seus valores reduzidos, e passarão a ser respectivamente 3,74568x10-7 e 3,98471x10-5, estando bem abaixo do valor tolerável Definição dos subsistemas do SPDA Após definir o nível de proteção do SPDA a ser utilizado na edificação do DCEEng, é necessário determinar as propriedades do mesmo. Sendo assim, o próximo passo é especificar como serão instalados os três subsistemas que compõem o SPDA, que são: subsistema de captação, subsistema de descida e subsistema de aterramento Subsistema de captação O subsistema de captação, é formado por captores que são elementos condutores expostos, normalmente localizados na parte mais elevada da estrutura, e tem como função receber as descargas e distribuí-las pelas descidas. Para realizar a captação das descargas atmosféricas da estrutura, optou-se por utilizar captores do tipo Franklin como mostra a Figura 25, devido a estrutura analisada não ser muito elevada e de pouca área horizontal. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

110 110 Figura 25 - Haste de captação do sistema de SPDA Fonte: Adaptado (SABER ELÉTRICA, 2017) Método do ângulo de proteção A análise do método do ângulo de proteção para a segurança da edificação é realizada de acordo com o Gráfico 2. Através do mesmo, é possível determinar o ângulo de proteção do captor. Inicialmente foi analisado um sistema de proteção com apenas um captor centralizado na estrutura, como mostra a Figura 26. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

111 111 Figura 26- Instalação de um captor na edificação Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2018) Neste caso, utilizando as dimensões da estrutura, foi calculado o raio mínimo para um captor no centro da edificação, como é mostrado na equação abaixo: Rp (OC) = (32,1)2 + (21,07)² 2 = 19,17 m Portanto, utilizando apenas um captor centralizado na edificação, foi possível obter um raio mínimo de proteção de 19,17 metros, protegendo toda a estrutura, como é possível observar na Figura 27. Figura 27- Raio mínimo de proteção com um captor centralizado na edificação Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2018) Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

112 Após, calcular o raio mínimo de proteção, é possível determinar o ângulo de proteção, a partir da Equação 45. Para este cálculo, será utilizado um captor com um mastro de 6 metros de altura. Rp(OC) = h1 x tg(θ) 19,17 = 6 x tg(θ) tg(θ) = 19,17 6 θ = 72,62 = 3,195 Com o ângulo mínimo de proteção calculado, o próximo passo, é avaliar se apenas um captor irá proteger toda a estrutura contra as descargas atmosféricas, sendo que nenhuma parte da estrutura fique desprotegida. Para este caso, será analisado o Gráfico 3 utilizando-se a curva correspondente a classe II e uma altura de 6 metros, que é referente à altura do mastro de captação. Gráfico 3 Análise do ângulo mínimo de proteção 112 Fonte: Adaptado (NBR 5419, 2015) Analisando o Gráfico 3, é possível concluir que apenas um captor com mastro de 6 metros de altura não atenderia toda a proteção da edificação, isso pois, para um SPDA classe II o ângulo mínimo de proteção calculado deve ser de no máximo 66. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

113 113 Sendo assim, para proteger todas as partes da estrutura, não ficando nenhuma parte desprotegida, é necessário instalar dois captores na superfície da edificação, como mostra a Figura 28. Figura 28- Instalação de dois captores na edificação Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2018) Após a instalação de dois captores na superfície da edificação, é possível calcular novamente o ângulo de proteção e analisar se dois captores com mastro de 6 metros de altura atendem a nossa situação. Para este caso, foi utilizado um raio mínimo de 13,2 metros. Rp(OC) = h1 x tg(θ) 13,2 = 6 x tg(θ) tg(θ) = 13,2 6 = 2,2 θ = 65,55 Após calcular novamente o ângulo mínimo de proteção, é possível concluir que a instalação de dois captores na superfície da edificação é o suficiente para atender a proteção total da estrutura, isso pois, o novo ângulo calculado é inferior a 66. Os dois captores, devem ser instalados a uma distância de 8 metros da borda da edificação, como é possível observar na Figura 28. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

114 Método das malhas O estudo do método das malhas para a proteção da edificação, é realizada a partir da Tabela 33. Nesse caso, o SPDA utilizado para proteger a edificação é classe II e, conforme a tabela, o valor máximo de afastamento da malha é de 10 x 10 metros. Porém, segundo a NBR 5419: 2015 o método das malhas é recomendado apenas para edificações com grande até horizontal. A instalação da malha captora na edificação pode ser exemplificada na Figura 29. Figura 29 - Instalação da malha captora na edificação Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2018) Método da Esfera Rolante Segundo a NBR 5419: 2015, o método da esfera rolante é utilizado somente em edificações elevadas e/ou de formas arquitetônicas complexas, portanto, como a edificação do DCEEng não apresenta essas características não será utilizado esse método como estudo Definição do método a ser instalado na edificação Analisando todos os métodos estudados, é possível determinar que o método que possui maior custo-benefício para ser instalado na edificação é o método do ângulo de proteção, isso porque, é utilizado apenas duas hastes para captar as descargas atmosféricas e realizar a proteção de toda a estrutura. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

115 115 Além da proteção central da edificação, deve-se analisar a instalação de proteção lateral. Porém, de acordo com a ABNT NBR 5419:2015, apenas edifícios com altura igual ou superior a 60 metros tem a necessidade da instalação de captores laterais. Como a construção apresenta uma altura equivalente a 16,2 metros de altura, captores laterais não serão necessários Subsistema de descidas O Subsistema de descidas, é composto por condutores expostos ou não, que interligam o subsistema de captação ao subsistema de aterramento. O número de condutores de descidas utilizados neste projeto de SPDA é determinado pela seguinte equação: N cd = Perímetro Distância entre os condutores Onde o parâmetro Ncd representa o número de condutores de descida. Já a distância entre os condutores, é estabelecido de acordo com a classe do SPDA empregado conforme a Tabela 33. N cd = (2 x 32,10) + (2 x 21,07) = 10 64, ,14 10 = 106,34 10 = 10,634 descidas De acordo com o cálculo de Ncd, serão necessários 11 condutores de descidas para toda a edificação, porém para obter uma maior simetria entre os condutores, optou-se por utilizar 12 descidas no projeto. Segundo a NBR 5419: 2015, a instalação das descidas deve ser realizada, inicialmente, em cada ponta da estrutura, e em seguida, os condutores devem ser distribuídos da maneira mais igualitária possível. Vale lembrar, que a distância entre as descidas pode ser até 20% além do valor constado na tabela, como por exemplo, 10 metros + 20%, totalizará uma distância máxima entre os condutores de 12 metros. A Figura 30, mostra como ficaria as descidas na edificação. Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

116 116 Figura 30 - Simulação das descidas na edificação do DCEEng Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2018) Na Figura 31, é possível observar o detalhamento das descidas projetadas na edificação. As descidas serão aparentes com cabo de cobre nú #16 mm². Caso a altura da edificação fosse superior a 20 metros, o cabo de descida deveria ser de #35mm². Figura 31 - Detalhamento do sistema de descida do DCEEng Fonte: Adaptado (MONTAL, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

117 Subsistema de Aterramento O último subsistema a ser analisado, é o de aterramento. O mesmo é composto por um sistema em anel (malha fechada), tendo elementos condutores enterrados no solo e são responsáveis por dissipar a corrente da descarga atmosférica no solo. Segundo a NBR 5419: 2015, o condutor em anel deve estar pelo menos 80% do seu comprimento total em contato com o solo. O mesmo deve ser enterrado na profundidade de no mínimo 0,5m e ficar posicionado à distância aproximada de 1 m ao redor das paredes externas da edificação; Na Figura 32, é possível ver a edificação cercada com uma malha de aterramento fechada (retângulo em vermelho). Figura 32 - Malha de aterramento fechada Fonte: (PRÓPRIO AUTOR, 2018) A resistência da malha de aterramento fechada, foi calculada levando em consideração as dimensões da malha e a resistividade do solo. Para este estudo, foi considerado uma área de malha (A) de 786,687m², um comprimento total de malha (L) de 114,34m, e o tipo de solo avaliado foi terra de jardim com 20% de umidade, possuindo resistividade máxima ρ = 480(Ω.m). R = ρ 4 + π A + ρ L Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

118 118 R = π 786, ,34 = 11,78Ω De acordo com o cálculo anterior, foi possível obter uma resistência de aterramento de malha fechada no valor de 11,78Ω. Contudo, a NBR 5419: 2015 nos diz que deve-se obter a menor resistência de aterramento possível, sendo assim, caso desejase diminuir a resistência de aterramento deve-se alterar a estrutura da malha ou realizar tratamento químico do solo. Neste projeto de SPDA, o sistema em malha fechada é composto por um condutor de cobre nu de #50mm², como mostra a Figura 33. Figura 33 - Detalhamento do subsistema de aterramento Fonte: (MONTAL, 2015) Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

119 119 5 CONCLUSÃO Como pode ser visto neste trabalho, a implantação de um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA), possui grande eficácia na segurança das edificações, equipamentos, instalações elétricas, sistemas de telecomunicações, e também principalmente a vida humana, reduzindo assim diversos prejuízos, causados pelas descargas atmosféricas. Além disso, também é possível observar as grandes alterações que a NBR 5419 sofreu no ano de 2015, possuindo uma análise bem mais rigorosa em seu dimensionamento. O trabalho desenvolvido permitiu uma abordagem interdisciplinar, juntando o conhecimento de diversas áreas, resultando no sucesso dos objetivos propostos. O objetivo geral de comprovar a necessidade de instalação de um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas na Edificação do DCEEng Unijuí de acordo com a NBR 5419: 2015 foi atingido com sucesso. Seguindo todos os procedimentos descritos neste trabalho, é possível realizar a instalação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas de maneira adequada, tornado a edificação segura e protegida contra eventuais centelhamentos. As questões secundárias propostas, como: qual método de SPDA instalar, quais os tipos de materiais utilizar, os dimensionamentos da quantidade de hastes de captação, de descidas e do tipo de aterramento, também foram atendidos com sucesso. Durante a realização do trabalho, também foi desenvolvido uma planilha experimental no software Microsoft Excel, para realizar o desenvolvimento dos cálculos, e demonstrar os resultados do processo de avaliação do SPDA de uma forma mais eficaz, facilitando dia-a-dia dos profissionais que trabalham nesta área A partir dos cálculos, foi possível concluir que, para a estrutura estar protegida contra descargas atmosféricas é necessário a instalação de um SPDA classe IV juntamente com DPS classe IV. Porém, como a edificação se trata de uma escola, onde existe uma grande circulação de pessoas, e caso ela venha a ser atingida por uma descarga atmosféricas provavelmente irá provocar pânico na população presente, optou-se por utilizar o nível de proteção classe II, aumentando a proteção da edificação. Sendo assim, é possível adotar algumas medidas de proteção para minimizar os riscos de danos, como por exemplo: Subsistema de captação; Subsistema de descida; Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

120 120 malha; Subsistema de aterramento; Equipotencialização para descarga atmosférica; Isolação elétrica; Isolamento das partes condutoras expostas; Realizar a equipotencialização por meio de um sistema de aterramento em Colocar avisos e restrições físicas; Ligação equipotencial para descargas atmosféricas. Medidas de aterramento e equipotencialização; Blindagem magnética; Roteamento da fiação; Interfaces isolantes; Sistema de DPS coordenado. Em relação ao sistema de captação, é possível concluir que o método que possui maior custo-benefício para ser instalado na edificação é o método do ângulo de proteção, isso porque, é utilizado apenas duas hastes para captar as descargas atmosféricas e realizar a proteção de toda a estrutura. Já para o sistema de descidas, o proposto é utilizar 12 descidas, sendo elas instaladas primeiramente em cada uma das pontas da estrutura, e em seguida, os condutores devem ser distribuídos da maneira mais igualitária possível. As descidas serão aparentes com cabo de cobre nú #16 mm² e caixa de inspeção suspensa interligando a captação ao aterramento. E por fim, o sistema de aterramento seria composto por um cabo de cobre nú de #50mm² e haste Copperweld de 3 metros, sendo que as hastes condutoras, estarão instaladas a um metro de distância da edificação. Para a realização de trabalhos futuros, deseja-se utilizar a planilha de cálculos desenvolvida no software Microsoft Excel, para elaborar um programa mais sofisticado de dimensionamento de SPDA, onde, além de realizar todos os cálculos propostos, também iria executar de forma automática a escolha do melhor método de instalação de SPDA, o cálculo da quantidade de material a ser utilizado para a instalação do SPDA e por fim detalhar de forma 3D na estrutura os sistemas de captação, descidas e de aterramento. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

121 121 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT. NBR 5419: Proteção contra descargas atmosféricas. Rio de Janeiro, ABNT. NBR 5419: Proteção contra descargas atmosféricas Parte 1: Princípios gerais. Rio de Janeiro, ABNT. NBR 5419: Proteção contra descargas atmosféricas Parte 2: Gerenciamento de risco. Rio de Janeiro, ABNT. NBR 5419: Proteção contra descargas atmosféricas Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida. Rio de Janeiro, ABNT. NBR 5419: Proteção contra descargas atmosféricas Parte 4: Sistemas elétricas e eletrônicos internos na estrutura. Rio de Janeiro, ANDRADE, Matheus Rabale. Gerenciamento de Mudanças: Atualização da NBR 5419: Aplicação em Projetos de SPDA. Artigo, Disponível em: Acesso em: 15 jan BORTOLATO, Wuallyson Wuilton. Estudo comparativo das alterações da norma NBR 5419, avaliação e estudo de gerenciamento de risco. Monografia UEL, Disponível em: Acesso em: 15 fev BURATTO, Fábio Sawada. Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas Utilizando Componentes Naturais da Edificação. Monografia UEL, Disponível em: Acesso em: 18 jan COELHO, Guilherme Hoffmann Leão. Estudo sobre Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas em plantas Petroquímicas em Situação de Manutenção: Análise de Risco. Monografia UFMG, Disponível em: Acesso em: 12 dez Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

122 122 DUQUE, Luciano. Nova NBR 5419 e suas Características Relevantes. Vídeo Aula, Disponível em: Acesso em: 17 dez DUQUE, Luciano. Projeto de um SPDA Esfera Rolante: Aula 03. Vídeo Aula, Disponível em: Acesso em: 15 fev DUQUE, Luciano. Projeto de um SPDA Franklin Determinação dos Captores: Aula 01. Vídeo Aula, Disponível em: Acesso em: 15 fev DUQUE, Luciano. Projeto de um SPDA Gaiola de Faraday: Aula 02. Vídeo Aula, Disponível em: Acesso em: 15 fev DUQUE, Luciano. Sistema de Aterramento como Calcular Quantidade de Hastes e Dimensionamento de Malhas: Aula 02. Vídeo Aula, Disponível em: Acesso em: 05 mar DUQUE, Luciano. Sistema de Aterramento na Visão da NBR / 2015: Aula 01. Vídeo Aula, Disponível em: Acesso em: 05 mar MAMEDE FILHO, João. Instalações Elétricas. 8. Ed. Rio de Janeiro: Gen LTC, FONSECA, J. J. S. Metodologia da pesquisa científica. Fortaleza: UEC, Apostila Governo do Brasil. Brasil é líder mundial na incidência de raios por ano. Disponível em: Acesso em: 13 jan HERMINI, Helder Anibal. Fenômenos Eletrostáticos em Sistemas Industriais. Aula UNICAMP, Disponível em: Acesso em: 22 fev HENRIQUES, Marcos Ejczis. Estudo de Caso: Avaliação do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas de um Barracão Comercial situado na cidade de Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

123 123 Curitiba. Monografia UFPR, Disponível em: 3.pdf. Acesso em: 05 jan Instituto Nacional de Pesquisas Espacial INPE. Você Sabia? Disponível em: Acesso em: 15 dez Instituto Nacional de Pesquisas Espacial INPE. Release ELAT N 34. Disponível em: Acesso em: 18 dez MONTA. Sistema de Para-Raios. Disponível em: Acesso em: 10 fev MONTAL. Descida aparente com cabo de cobre nú # 16mm² e caixa de inspeção suspensa interligando a captação de cobre # 35mm² ao aterramento. Disponível em: DES%2016mm2%20aparente%20cap%2035mm2%20cx%20suspensa-Model.pdf. Acesso em: 15 fev MONTAL. Hastes e Caixas de Inspeção. Disponível em: Acesso em: 14 fev SABER ELÉTRICA. SPDA Elaborando um Projeto de Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas. Disponível em: Acesso em: 22 fev PIANTINI, Alexandre; PEGOLLO, Carlos Alberto Göebel; SHIGA, Alberto Akio. Considerações sobre os Custos Decorrentes de Descargas Atmosféricas em Sistemas de Distribuição de Energia. Artigo SENDI, Disponível em: Acesso em: 16 fev Darlan Régis Fischer (darlan_f@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

124 124 PORTAL O SETOR ELÉTRICO. Novas alterações previstas na ABNT Reportagem, Disponível em: Acesso em: 25 jan RAUPP, Fabiano Maury: BEUREN, Ilse Maria Metodologia da pesquisa aplicável na ciência social. São Paulo: Atlas. RIBEIRO, Alessandra Germiniani; CARDOSO, Maíra Campos. Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas: A Avaliação de Risco Segundo a Versão da Norma ABNT NBR 5419 de Maio de SOUZA, André Nunes de et al. SPDA Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas Teoria, Prática e Legislação. São Paulo: Érica, SOUZA, Ingrid Fernandes Moraes de. Estudo da Norma ABNT 5419/2015 com Estudo de caso no Antigo Prédio do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas. Monografia UFRJ, Disponível em: SPDA. Acesso em: 05 dez STÉFANI, Rodrigo Verardino de. Metodologia de Projeto de Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas para Edifício Residencial. Monografia USP, Disponível em: Acesso em: 08 fev Tatiane Wagner Arquitetura LDTA. Memorial Descritivo Laboratório Machado MG- Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas. Laudo Técnico, Disponível em: IFSULLAB-SPDA-EX-001-MEM-R00%20(1).pdf. Acesso em: 12 fev TELECO. SPDA: Métodos de Proteção. Tutorial, Disponível em: Acesso em: 18 jan TERMOTÉCNICA, Indústria e Comércio LTDA. Apostila Orientativa sobre SPDA. Disponível em: Acesso em: 14 dez Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

125 125 TRONDOLI, Almeida. Franklin lightning rod para-raios- captor Franklin. Desenho Técnico, Disponível em: lin-lightning-rod-para-raios-captor-franklin. Acesso em: 23 fev Website Instituto Nacional de Pesquisas Espacial INPE. Grupo de Eletricidade Atmosférica. Disponível em: Acesso em: 22 jan Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ, 2018

126 126 APÊNDICE I EDIFICAÇÃO SEM INSTALAÇÃO DE SPDA Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

127 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

128 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária 128

129 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

130 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária 130

131 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

132 132 APÊNDICE II EDIFICAÇÃO COM SPDA CLASSE IV INSTALADO SEM USO DE DPS Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

133 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

134 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária 134

135 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

136 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária 136

137 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

138 138 APÊNDICE III EDIFICAÇÃO COM SPDA CLASSE IV E SISTEMA DE DPS INSTALADO Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

139 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

140 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária 140

141 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

142 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária 142

143 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

144 144 APÊNDICE IV EDIFICAÇÃO COM SPDA CLASSE II INSTALADO Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária

145 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

146 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária 146

147 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,

148 Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária 148

149 Darlan Régis Fischer Trabalho de Conclusão de Curso. Santa Rosa DCEEng/UNIJUÍ,