MINISTÉRIO DA DEFESA COMANDO DA AERONÁUTICA MANUTENÇÃO ICA 66-30

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1 MINISTÉRIO DA DEFESA COMANDO DA AERONÁUTICA MANUTENÇÃO ICA REQUISITOS BÁSICOS PARA OS SISTEMAS DE ATERRAMENTOS E PROTEÇÃO CONTRA SURTOS EM INSTALAÇÕES DO SISCEAB 2014

2 MINISTÉRIO DA DEFESA COMANDO DA AERONÁUTICA DEPARTAMENTO DE CONTROLE DO ESPAÇO AÉREO MANUTENÇÃO ICA REQUISITOS BÁSICOS PARA OS SISTEMAS DE ATERRAMENTOS E PROTEÇÃO CONTRA SURTOS EM INSTALAÇÕES DO SISCEAB 2014

3 MINISTÉRIO DA DEFESA COMANDO DA AERONÁUTICA DEPARTAMENTO DE CONTROLE DO ESPAÇO AÉREO PORTARIA DECEA N o 54/DGCEA, DE 12 DE MAIO DE Aprova a edição da Instrução que disciplina os Requisitos Básicos para os Sistemas de Aterramentos e Proteção contra Surtos em Instalações do SISCEAB. O DIRETOR-GERAL DO DEPARTAMENTO DE CONTROLE DO ESPAÇO AÉREO, no uso das atribuições que lhe confere o art. 195, inciso IV, do Regimento Interno do Comando da Aeronáutica, aprovado pela Portaria n o 1049/GC3, de 11 de novembro de 2009, e inciso IV do art. 10 do Regulamento do DECEA, aprovado pela Portaria n o 1.668/GC3, de 16 de setembro de 2013, resolve: Art. 1º Aprovar a edição da ICA Requisitos Básicos para os Sistemas de Aterramentos e Proteção contra Surtos em Instalações do SISCEAB, que com esta baixa. Art. 2º Esta Instrução entra em vigor na data de sua publicação. Art. 3º Revogar a Portaria DECEA nº 32/DGCEA, de 9 de fevereiro de 2010, publicada no BCA nº 33, de 19 de fevereiro de (a)ten Brig Ar RAFAEL RODRIGUES FILHO Diretor-Geral do DECEA (Publicada no BCA nº 110, de 12 de junho de 2014)

4 ICA 66-30/2014 SUMÁRIO 1 DISPOSIÇÕES PRELIMINARES FINALIDADE COMPETÊNCIA ÂMBITO GENERALIDADES ABREVIATURAS CONCEITOS GERAIS ASPECTOS TÉCNICOS DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO PROTEÇÃO DE EDIFICAÇÕES E PESSOAS PROTEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS ELETROELETRÔNICOS MALHA GERAL DE TERRA ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS ELETRÔNICOS E EQUIPAMENTOS SENSÍVEIS ATERRAMENTO DE LEITOS PARA CABOS E ELETROCALHAS ATERRAMENTO DE ELETRODUTOS ATERRAMENTO DE TRANSFORMADORES E DE PAINÉIS ELÉTRICOS ATERRAMENTO DE GRADES E CERCAS METÁLICAS RECOMENDAÇÕES PARA O PROJETO DAS MALHAS DE TERRA E ANÉIS DE ATERRAMENTO DISPOSIÇÕES TRANSITÓRIAS DISPOSIÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS... 33

5 ICA 66-30/2014 PREFÁCIO Toda instalação elétrica de média e baixa tensão para funcionar com desempenho satisfatório, e ser suficientemente segura contra risco de acidentes fatais, deve possuir um sistema de aterramento dimensionado adequadamente para as condições de cada projeto. Um sistema de aterramento visa à: Segurança de atuação da proteção dos sistemas elétricos; Proteção das instalações contra descargas atmosféricas; Proteção do indivíduo contra contatos com partes metálicas da instalação energizadas acidentalmente; e Uniformização do potencial em toda área do projeto, prevenindo contra lesões perigosas que possam surgir durante uma falta fase-terra. As descargas atmosféricas causam sérias perturbações nas redes aéreas de transmissão e distribuição de energia elétrica, além de provocarem danos materiais às construções atingidas por elas, sem contar os riscos de vida a que as pessoas e animais ficam submetidos. As descargas atmosféricas induzem surtos de tensão que chegam a centenas de kv nas redes aéreas de transmissão e distribuição das concessionárias de energia elétrica, obrigando a utilização de cabos-guarda ao longo das linhas de tensão mais elevadas e pararaios a resistor não-linear para a proteção de equipamentos elétricos instalados nesses sistemas. Quando as descargas elétricas entram em contato direto com quaisquer tipos de construção, tais como edificações, tanques metálicos de armazenamento de líquidos isolados da terra, partes estruturais ou não de subestações, geralmente, são registrados grandes danos materiais que poderiam ser evitados caso essas construções estivessem protegidas adequadamente por Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA). Esta Instrução apresenta algumas recomendações de ordem geral e como se deve fazer o aterramento dos principais equipamentos de uma KF. Sempre é importante ressaltar que um bom projeto de aterramento deve garantir que os níveis de corrente de curto-circuito fase-terra sejam suficientes para sensibilizar a proteção de retaguarda, bem como determinar potenciais de passo e de toque suportáveis aos seres vivos. Ao contrário de alguns mitos relacionados ao tema que persistem no tempo, baixas resistências de aterramento não garantem um projeto seguro, da mesma forma que altas resistências de aterramento não significam, necessariamente, um projeto inseguro. Por fim, esta instrução busca orientar os engenheiros e técnicos do SISCEAB na solução dos problemas ora apresentados, visando, além da segurança das pessoas, a proteção de todos os sistemas de energia e equipamentos do SISCEAB.

6 ICA 66-30/ DISPOSIÇÕES PRELIMINARES 1.1 FINALIDADE A presente Instrução visa estabelecer as características básicas para os Sistemas de Aterramentos e Proteção de Equipamentos e Instalações do SISCEAB contra surtos e descargas atmosféricas, com a consequente definição de responsabilidades. 1.2 COMPETÊNCIA Compete ao Subdepartamento Técnico (SDTE) deliberar sobre os requisitos a serem atendidos pelos sistemas de aterramentos e de proteção, existentes ou a serem implantados, a fim de que atinjam uma padronização mínima de desempenho Compete ao Parque de Material de Eletrônica da Aeronáutica do Rio de Janeiro (PAME- RJ) apoiar tecnicamente os Órgãos Regionais a respeito da manutenção dos sistemas de aterramentos e de proteção Compete à Comissão de Implantação do Sistema de Controle do Espaço Aéreo (CISCEA) incorporar todos os conceitos do presente trabalho nos projetos executivos das novas instalações do SISCEAB e naquelas antigas que sofram reformas estruturais Compete aos Órgãos Regionais seguir os requisitos básicos de sistemas de aterramentos e de proteção de equipamentos emanados pela presente Instrução, fiscalizar e apoiar os seus Destacamentos no fiel cumprimento, bem como realizar todas as manutenções periódicas previstas nos boletins técnicos elaborados pelo PAME-RJ Compete aos Destacamentos de Controle do Espaço Aéreo (DTCEA) efetuar as inspeções visuais periódicas nos SPDA e sistemas de aterramentos de acordo com as tarefas estabelecidas nos Boletins Técnicos do PAME-RJ no nível de manutenção sob sua responsabilidade. 1.3 ÂMBITO DECEA. A presente Instrução aplica-se a todas as Organizações subordinadas ao

7 10/33 ICA 66-30/ GENERALIDADES 2.1 ABREVIATURAS CINDACTA - Centro Integrado de Defesa Aérea e Controle de Tráfego Aéreo CISCEA COMAER DECEA DPS DTCEA KF PAME-RJ QDLF - Comissão de Implantação do Sistema de Controle do Espaço Aéreo - Comando da Aeronáutica - Departamento de Controle do Espaço Aéreo - Dispositivo de Proteção contra Surtos - Destacamento de Controle do Espaço Aéreo - Casa de Força - Parque de Material de Eletrônica da Aeronáutica do Rio de Janeiro - Quadro de Distribuição de Luz e Força REGIONAL - Órgão Regional do DECEA (CINDACTA e SRPV-SP) SDAD SDOP SDTE SISCEAB SPDA TI - Subdepartamento de Administração do DECEA - Subdepartamento de Operações do DECEA - Subdepartamento Técnico do DECEA - Sistema de Controle do Espaço Aéreo Brasileiro - Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas - Tecnologia da Informação 2.2 CONCEITOS GERAIS ACOPLAMENTO CONDUTIVO É qualquer acoplamento existente entre malhas distintas, intencional ou não, devido ao fluxo da corrente de retorno pela Terra ANEL DE ATERRAMENTO Ligação intencional ao longo do perímetro da edificação, interligando as hastes de aterramento com o propósito de se promover a equalização de potenciais.

8 ICA 66-30/ / BARRAMENTO DE EQUIPOTENCIALIZAÇÃO PRINCIPAL (BEP) Barramento destinado a servir de via de interligação de todos os elementos incluídos na equipotencialização principal BARRAMENTO DE EQUIPOTENCIALIZAÇÃO SUPLEMENTAR OU BARRAMENTO DE EQUIPOTENCIALIZAÇÃO LOCAL (BEL) Barramento destinado a servir de via de interligação de todos os elementos incluídos numa equipotencialização suplementar ou equipotencialização local CAMPO ELÉTRICO CARGA ELÉTRICA Campo de forças criado por cargas elétricas. Propriedade física fundamental que determina algumas das interações eletromagnéticas, sendo de dois tipos: positiva e negativa CHOQUE ELÉTRICO Passagem de corrente elétrica pelo corpo humano, seja por contatos diretos com partes energizadas, seja por falhas que possam colocar uma massa acidentalmente sob tensão CIRCUITO ABERTO CONDUTOR N CONDUTOR PE Circuito que não tem continuidade de corrente elétrica. Corresponde ao condutor neutro das instalações elétricas. Condutor de proteção que se destina a conduzir as correntes de curto-circuito em uma instalação elétrica CONDUTOR PEN elétrica. Condutor que incorpora as funções de proteção e de neutro em uma instalação CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO Corrente de alta intensidade que ocorre devido ao contato acidental de um condutor alimentado com a terra ou com as massas aterradas de equipamentos eletroeletrônicos.

9 12/33 ICA 66-30/ CORRENTE DE FALTA Corrente que se caracteriza pelo funcionamento anormal em uma instalação elétrica, englobando, inclusive, o conceito de correntes de curto-circuito DIODO ZENER Dispositivo eletrônico semicondutor que baseia o seu funcionamento no efeito de avalanche no seu ponto de tensão de disrupção DISPOSITIVO A ESTADO SÓLIDO Dispositivos em que se utilizam o silício, mais comumente, ou o germânio na sua constituição DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS sobretensão. Dispositivos que protegem equipamentos eletrônicos e que atuam por IMPEDÂNCIA MASSA Associação de resistência elétrica com as reatâncias capacitiva e indutiva. É qualquer corpo condutor de eletricidade que não tenha necessariamente função elétrica/eletrônica no circuito, sendo normalmente conectado ao terra por motivos de segurança RESISTÊNCIA ELÉTRICA SOBRETENSÃO Propriedade de um corpo de se opor à passagem de corrente elétrica. Elevação no nível de tensão elétrica (voltagem) presente em um circuito SUPRESSOR DE SURTO Dispositivo utilizado para a proteção de equipamentos eletrônicos contra surtos atmosféricos ou sobretensões de valores elevados, tais como varistores e diodos Zener SURTO (DE TENSÃO OU DE CORRENTE) É um transitório que ocorre em uma rede elétrica TENSÃO DISRUPTIVA É a máxima tensão entre os terminais de um dispositivo de proteção atingido por um impulso de tensão.

10 ICA 66-30/ / TENSÃO DE PASSO Quando uma corrente elétrica é descarregada para o solo, ocorre uma elevação do potencial em torno do eletrodo de aterramento, formando-se uma distribuição de queda de tensão cujo ponto máximo está junto do eletrodo de aterramento. Se uma pessoa está em pé dentro da região onde há a distribuição de potencial, entre os seus pés haverá uma diferença de potencial, chamada de tensão de passo, a qual é geralmente definida para a distância entre pés de 1 (um) metro TELECOMUNICAÇÕES Toda transmissão, emissão ou recepção de sinais, textos, imagens, sons, vídeo ou informações de qualquer natureza por meios metálicos, ópticos, terrestres, satelitais ou outros sistemas eletromagnéticos TENSÃO DE TOQUE É a tensão provocada pelo toque do ser vivo no condutor durante uma descarga eletromagnética e geralmente é provocada pela alta impedância do condutor, provocando passagem de corrente pelo ser vivo que possui uma impedância menor que a do condutor VARISTOR É um resistor cuja resistência varia com a tensão aplicada.

11 14/33 ICA 66-30/ ASPECTOS TÉCNICOS DOS SISTEMAS DE ATERRAMENTO 3.1 PROTEÇÃO DE EDIFICAÇÕES E PESSOAS INTRODUÇÃO Um SPDA para as instalações das Organizações subordinadas ao DECEA DEVERÁ ser composto, basicamente, de subsistema de captação, subsistema de descida e do subsistema de aterramento. A figura 1 mostra o esquema de proteção externa com ênfase para a NBR 5419:2005 e os principais componentes detalhados em seu corpo. Enfatiza-se que a proteção externa é aderente ao conceito de proteção de pessoas e edificações, não sendo suficiente para proteção de equipamentos eletroeletrônicos. NBR 5419 SUBSISTEMAS CAPTORES DESCIDAS ATERRAMENTO CAPTORES Figura 1 Componentes Principais da Proteção Externa O subsistema de captação tem a função de receber a descarga atmosférica. O captor mais utilizado atualmente é do tipo Franklin, cuja altura deve ser calculada conforme as dimensões da edificação e do nível de proteção exigido. Além dos captores, os subsistemas de captação são compostos de hastes, cabos esticados, condutores em malha e elementos naturais. Os subsistemas de captação DEVERÃO ser utilizados no topo das edificações, mais especificamente em caixas d água, postes e torres metálicas. De acordo com o comprimento, largura, altura e forma da edificação, mais de um captor DEVERÁ ser usado. O melhor subsistema DEVERÁ ser escolhido de acordo com o item da NBR-5419: Em todas as edificações do DECEA, o subsistema de captação DEVERÁ ser escolhido de acordo com o(s) método(s) adotado(s) no projeto: Eletrogeométrico, Franklin ou Gaiola de Faraday. Cada método é definido na NBR 5419:2005, podendo ser único ou misto. Especial atenção DEVERÁ ser dada também às características de utilização da instalação, à sua ocupação e aos materiais componentes da sua construção. A NBR 5419:2005 detalha, para cada nível de proteção, a quantidade de cabos exigida e os espaçamentos mínimos dos condutores dispostos no teto da edificação O anel de captação deverá ser constituído por condutores horizontais de seção mínima de 35 mm2, instalados a cada 10 m de altura, percorrendo a periferia externa da edificação e interligando as descidas até o anel de aterramento. O objetivo deste anel de captação será prover uma via de escoamento da descarga atmosférica para terra, quando esta incidir na lateral da edificação.

12 ICA 66-30/ / DESCIDAS O subsistema de descida tem como função conduzir a energia da descarga atmosférica absorvida pelos captores para o subsistema de aterramento. Poderão ser utilizados como descidas as estruturas metálicas de torres, postes e mastros, assim como as amarraduras de aço interligadas de postes de concreto como descidas naturais até a base, o que dispensa o uso de condutores de descidas paralelos ao longo da estrutura. Quando o volume a proteger não possuir características naturais de descidas, as mesmas serão compostas de um ou mais cabos de cobre nu interligando o sistema de captação ao aterramento. O condutor de descida é o responsável pela condução da descarga até o solo, de modo a não causar dano na estrutura protegida, manter os potenciais abaixo do nível máximo de segurança e não produzir faiscamentos laterais com estruturas metálicas vizinhas. A quantidade de descidas requer estudos apropriados que DEVEM seguir os requisitos da NBR 5419:2005 para os graus de proteção exigidos, somada a mais uma descida a fim de se ter o aumento de eficiência pela redução da impedância do circuito. O espaçamento entre os condutores de descida e as edificações de maneira geral (volume a proteger) não deve ser menor que 10 cm. Como proteção adicional, recomenda-se a utilização de pequenos captores verticais dispostos em todo o perímetro da edificação, em anel, com alturas entre 30 e 50 cm, a partir do referido anel de captação, distanciados de 1 a 2 m A NBR 5419:2005 também estabelece o conceito de superfícies equipotenciais das estruturas. Devido às diferenças de potenciais que aparecem ao longo dos cabos de descida e também dada à indução em condutores contíguos, podem ocorrer diferenças de potencial em cabos diferentes numa mesma altura. Desse modo, os cabos de descida DEVERÃO ser interligados por um condutor horizontal, a intervalos regulares de 20 m, sendo o primeiro o anel de aterramento. Quando não houver anel de aterramento, inserir um anel distante até 4 m do piso e, a partir desse ponto, a intervalos de 20 m Os condutores de descida DEVEM estar ligados a, pelo menos, uma haste de aço com revestimento de cobre, que constitui o sistema de aterramento dependente do solo onde será instalado e, também, da resistência necessária para a proteção. Devem-se evitar descidas com curvas acentuadas. O caminho deve ser o mais curto e retilíneo possível. Dar preferência à instalação das descidas nos cantos da edificação O número de conexões nos condutores do SPDA, incluindo conexões às malhas de aterramentos, DEVE ser reduzido ao mínimo, visando evitar pontos de resistência. As conexões DEVEM ser asseguradas por meio de soldagem exotérmica, admitindo-se conexões mecânicas somente para as descidas no ponto de ligação às hastes de aterramento, com o uso de caixas de inspeção, tendo em vista as medições de resistência de terra que DEVEM ser feitas periodicamente. As conexões devem suportar os efeitos térmicos e mecânicos das correntes dos raios Os condutores de descida externos devem ser protegidos contra danos mecânicos até, no mínimo, 2,5 m acima do nível do solo. A proteção deve ser feita por eletroduto rígido de PVC ou eletroduto rígido metálico. Quando a proteção for metálica, o condutor de descida deve ser conectado em ambas as extremidades do eletroduto ATERRAMENTO O subsistema de aterramento tem como função prover uma via de baixa impedância para o escoamento da energia da descarga atmosférica para terra. Do ponto de vista da

13 16/33 ICA 66-30/2014 proteção contra o raio, um subsistema de aterramento único integrado à estrutura é preferível e adequado para todas as finalidades, ou seja, proteção contra o raio, sistemas de potência de baixa tensão e sistemas de sinal Para assegurar a dispersão da corrente de descarga atmosférica na terra sem causar sobretensões perigosas, o arranjo e as dimensões do subsistema de aterramento são mais importantes que o próprio valor da resistência de aterramento. Entretanto, recomenda-se, para o caso do arranjo de eletrodos não naturais (hastes de aterramento interligadas por anel de aterramento), uma resistência menor que 10 Ω, como forma de reduzir os gradientes de potencial no solo e a probabilidade de centelhamento perigoso. No caso de solo rochoso ou de alta resistividade, poderá não ser possível atingir valores próximos dos sugeridos. Nesses casos, a solução adotada deverá ser tecnicamente justificada no projeto Sistemas de aterramento distintos devem ser interligados através de uma ligação equipotencial de baixa impedância, através de conexões com solda exotérmica ou conectores de compressão, utilizando 1 (um) cabo de cobre, em dois ou mais pontos distintos dos respectivos anéis de aterramento, com bitola mínima de 70 mm2. A interligação das malhas deverá acontecer em distâncias de no máximo 500 metros entre malhas distintas, observada a inexistência de acoplamento condutivo neste percurso Os condutores de aterramento correspondentes aos condutores de descida do SPDA deverão ser conectados às hastes do anel de aterramento A especificação da composição dos materiais do SPDA (cobre, alumínio, aço galvanizado ou aço cobreado) deverá ser determinada para cada projeto, levando em consideração não só os fatores econômicos como também as condições de agressividade ambiental, controle patrimonial etc Os para-raios tipo Franklin deverão ser aplicados para proteção exclusiva de estruturas altas de pequena projeção horizontal e também para proteção de elementos instalados na cobertura das edificações, cujo topo esteja em nível superior ao do anel de captação (antenas, equipamentos de ar condicionado etc.) Edifícios em estrutura metálica, tanques e outras estruturas metálicas que permitam seu uso como captores naturais do SPDA deverão ter seus pilares ou bases aterrados em intervalos regulares, calculados com base nos valores estabelecidos pela NBR 5419 para as descidas do SPDA Para os edifícios com estrutura em concreto armado deverá ser dada preferência ao uso do SPDA estrutural. Nesse caso, os projetos de Arquitetura e Civil deverão contemplar todas as recomendações necessárias à utilização da própria ferragem estrutural como elemento de descida e de aterramento do SPDA Especial atenção deverá ser dada às recomendações sobre a exposição da ferragem dos pilares no topo das edificações, de forma a possibilitar as futuras conexões ao anel de captação A figura 2 abaixo ilustra os elementos principais para um SPDA, desde sua captação até a ligação ao sistema de aterramento.

14 ICA 66-30/ /33 Figura 2 Elementos de um SPDA 3.2 PROTEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS ELETROELETRÔNICOS Para proteção de equipamentos eletroeletrônicos foi elaborada a norma NBR 5410:2004, que trata, dentre outros assuntos, da proteção de equipamentos instalados em uma edificação. Assim, somam-se às proteções externas aquelas desenvolvidas para tentar fornecer uma blindagem aos equipamentos. Para explicar como isso acontece, pode-se observar a Figura 3 que se segue. NBR 5410 SUBSISTEMAS BLINDAGENS EQUIPONTECIALIZAÇÃO ATERRAMENTO DPS Figura 3 Componentes da Proteção Interna

15 18/33 ICA 66-30/ BLINDAGENS As blindagens baseiam-se no conceito da Gaiola de Faraday, em que, se há uma superfície condutora contínua que circunda um determinado volume, o interior dele estará completamente imune a perturbações de origem elétrica ou magnética externa. Neste ponto é que reside a dificuldade, pois é praticamente impossível isolar-se um determinado volume, do tamanho, por exemplo, de um Centro de Controle de Área (ACC) e a Sala Técnica onde está instalada a maioria dos equipamentos eletrônicos. No ponto limite, há, ainda, os cabos de energia, as fendas e as grelhas de climatização que impedem a blindagem Há, contudo, algumas técnicas que consistem no dimensionamento de malhas metálicas que podem ser colocadas nas grelhas de ar-condicionado e, também, sob pisos elevados falsos que fornecem certo grau de blindagem e, consequentemente, um nível de proteção desejado EQUIPOTENCIALIZAÇÃO Somado às blindagens, o conceito da equipotencialização associado às recomendações da NBR 5410:2004 diminui a queima de equipamentos que, fatalmente, ocorreria internamente à construção quando da ocorrência de raios. Isso ocorre porque a corrente elétrica do raio pode encontrar um caminho de menor resistência, entrando na edificação em vez de ser escoado para a terra No caso de edificações com vários andares, DEVERÃO ser previstos barramentos de equalização locais (BEL), que deverão estar ligados ao BEP. Todos os detalhes construtivos dos barramentos mencionados DEVERÃO seguir estritamente o contido na NBR 5410:2004. Assim, na equipotencialização, a ênfase DEVERÁ ser dada à ligação de todos os aterramentos de uma edificação, sejam de alimentação, de equipamentos ou de para-raios ao BEP O SPDA deve ser conectado com os demais sistemas de aterramento, ou seja, com as massas do sistema elétrico e com os equipamentos eletrônicos, devendo obedecer às seguintes prescrições básicas: os condutores de ligação equipotencial devem ser conectados a uma barra de ligação equipotencial instalada no subsolo ou próxima ao nível do solo, de forma a se ter fácil acesso em grandes estruturas pode ser instalada mais de uma barra de ligação equipotencial devidamente interligada a cada intervalo não superior a 20 m deve existir uma ligação equipotencial para estruturas com mais de 20 m de altura as barras de ligação equipotencial devem ser conectadas ao anel horizontal que interligam os condutores de descida as seções mínimas dos condutores equipotenciais que devem suportar toda a corrente de descarga atmosférica são estabelecidas na Tabela 1.

16 ICA 66-30/ /33 Tabela 1 Seções mínimas dos condutores de um SPDA Cobre Material Captor e Anéis Intermediários Condutor de Descida para Estrutura até 20 m Condutor de Descida para Estrutura Superior a 20 m (mm2) (mm2) (mm2) (mm2) Eletrodo de Aterramento 50 Alumínio Aço galvanizado a quente ou embutido no concreto NA todos os condutores não-vivos dos sistemas elétricos e equipamentos eletrônicos devem ser direta ou indiretamente conectados à ligação equipotencial numa mesma edificação, deve-se projetar um só sistema de aterramento ao qual através de ligações equipotenciais, se conectariam todas as partes da instalação que obrigatoriamente devessem ser conectadas à terra. A figura 4 como são interconectadas todas as partes não condutivas da instalação tais como tubulação metálica de água, condutor de aterramento, armações metálicas diversas (bandejas, prateleiras, painéis etc). A conexão da tubulação metálica de gás com o sistema de aterramento deve ser definida pelas normas da concessionária de gás local. Figura 4 Ligações Equipotenciais

17 20/33 ICA 66-30/ DPS Associado ao conceito de equipotencialização está o relacionado ao uso de dispositivos supressores de surto atmosférico. Quando instalados convenientemente, protegem os equipamentos quanto a elevações de potencial. Basicamente, atuam desviando a corrente elétrica do raio, quando o nível de tensão ultrapassa o limite de projeto A Figura 5 ilustra, de forma simplificada, o funcionamento de um dispositivo supressor de surto. Enquanto não ocorre qualquer descarga atmosférica, o componente se comporta como um circuito aberto deixando passar toda a corrente para o microcomputador. Figura 5 DPS sem Atuação (Situação Normal) Quando há uma descarga atmosférica, como notado na Figura 6, o dispositivo de proteção contra surtos (DPS) percebe o aumento do nível produzido pela corrente do raio e, quase instantaneamente, faz com que o excesso de corrente seja escoado para a terra e a alimentação do computador não sofra qualquer mudança que possa ser perigosa para o mesmo. Logicamente, sempre há um resíduo e, assim, os projetos DEVERÃO levar em conta o nível que é suportado pelos equipamentos de uma dada edificação do DECEA para o correto dimensionamento dos dispositivos que serão utilizados. Um ponto a ser apreciado é que os projetos de supressores de surto são complexos e somente DEVEM ser feitos por profissionais experientes, pois pior do que não ter equipamentos de proteção contra surtos é tê-los mal especificados e instalados, dando uma falsa impressão de proteção que pode causar prejuízos incomensuráveis. Figura 6 Atuação do DPS

18 ICA 66-30/ / Os dispositivos mais comumente usados como DPS são os varistores de óxido de zinco e os diodos Zener e DEVEM ser dispostos em ordem decrescente de tensões disruptivas a partir da KF Os Supressores de Surto são componentes de alto desempenho desenvolvidos para a proteção de equipamentos elétrico-eletrônicos contra transientes de tensão causados por descargas atmosféricas e manobras no sistema elétrico e, nas instalações do SISCEAB, deverão ser instalados em cascata, conforme recomendação estabelecida na IEEE C Deverá ser sempre buscado, na medida do possível, o arranjo dos quadros e painéis das KF do SISCEAB conforme ilustrado na Figura 7, o qual será seguido para atender à filosofia de proteção em cascata preceituada na IEEE C62. Figura 7 Arranjo dos painéis na filosofia de proteção contra surto em cascata

19 22/33 ICA 66-30/ A instalação dos Supressores de Surto (DPS) deverá ser feita a jusante dos disjuntores, o mais próximo possível, como exibem, sugestivamente, as formas de ligação estabelecidas na Figura 8, utilizando os cabos existentes nos supressores. Figura 8 Formas de Instalação dos Supressores de Surto ATERRAMENTOS ELÉTRICOS Esquema de Aterramento TN-S O esquema TN-S, estabelecido na NBR 5410:2004, DEVE ser empregado em todas as instalações e edificações do SISCEAB e o seu esquema está representado pela Figura 9. Nesse esquema, os condutores de neutro (N) e de proteção (PE) DEVEM ser separados desde a sua fonte (KF) até os quadros de distribuição (QDLF) mais próximos às cargas a serem alimentadas No esquema TN-S, o condutor de proteção, conectado à malha de terra na origem do sistema, que é o secundário do transformador da subestação, interliga todas as massas da instalação compostas principalmente pela carcaça dos geradores, transformadores, quadros metálicos, suporte de isoladores etc. O condutor de proteção é responsável pela condução das correntes de defeito entre fase e massa e está representado esquematicamente pela Figura 9. As massas solidárias ao condutor de proteção PE (protection earth) podem sofrer sobretensões, devido à elevação de potencial do ponto neutro do sistema quando este condutor é percorrido por uma corrente de defeito.

20 ICA 66-30/ /33 Figura 9 Esquema TN-S Exigência dos Sistemas de Aterramentos Sempre DEVERÁ existir um sistema de aterramento elétrico para a proteção de pessoas, edificações e para a proteção dos equipamentos eletroeletrônicos. A NBR 5419:2005 recomenda, para o caso de eletrodos não naturais, uma resistência de aproximadamente 10 (dez) ohms. Além disso, enfatiza que o arranjo e as dimensões (fatores que diminuem a impedância do sistema de aterramento) são mais importantes que a própria resistência de aterramento. Os subsistemas de aterramento para a proteção contra descargas atmosféricas DEVEM adotar soluções que façam escoar para a terra as correntes indesejáveis, causando menor perturbação possível (tensões superficiais toque e passo) nos arredores. As escolhas das referidas soluções DEVEM ser pautadas em função do nível de proteção local, do comprimento dos eletrodos de aterramento e do tipo de solo, justificadas em projeto Apesar de os sistemas de aterramentos serem analisados de forma isolada para os seus dimensionamentos, os sistemas DEVERÃO ser interconectados para o provimento da equipotencialização, sempre que houver a viabilidade técnica da malha a ser interligada Em Salas Técnicas de telecomunicações e Órgãos ATC DEVERÁ ser adotado o conceito de Malha de Terra de Referência (MRT) sob pisos elevados. É importante observar que a malha tem como função a blindagem e oferecer baixa impedância para condução das correntes de defeito (causadas por falhas de isolação ou por sobretensões transitórias), não devendo ser considerada para a condução das correntes de curto-circuito, sendo que para estas DEVERÃO ser utilizados condutores de proteção (PE). Todas as massas dos equipamentos, a MRT e os barramentos de neutro (N) e de terra (TP) DEVERÃO estar ligados aos BEL de cada andar e, por conseguinte, ao BEP. A Figura 10 exemplifica o conceito.

21 24/33 ICA 66-30/2014 Figura 10 Equalização de Potencial com MRT Deverá ser implantada a equipotencialização de todos os pontos de terra, ligados à mesma malha de referência, principalmente em relação à equipotencialização do neutro do transformador com os barramentos de terra dos quadros e equipamentos, pois é experiência em manutenções corretivas no âmbito do SISCEAB que a ausência dessa equipotencialização permite a elevação das tensões de fase do sistema, permanecendo inalterável o potencial de terra dos equipamentos eletrônicos, o que provoca elevadas diferenças de potencial nos mesmos e, por conseguinte, a queima de cartas Nas manutenções preventivas deverá ser constatado se os negativos das baterias dos grupos geradores (em caso de negativo aterrado) estão conectados à MRT, objetivando evitar a queima de equipamentos DC (12V ou 24V) Escopo dos Projetos de Aterramentos Elétricos Todos os projetos de aterramentos elétricos das instalações do DECEA DEVERÃO compreender as exigências previstas nas NBR 5410:2004 e NBR 5419:2005. Além disso, DEVERÃO conter sempre que viável tecnicamente: a) Levantamento da resistividade do solo; b) Estratificação da resistividade do solo; c) Cálculos que conduzam à escolha da configuração do sistema de aterramentos, composto por hastes, cabos e, se previsto e necessário, malhas; e d) Desenhos ilustrativos Inspeções nos Sistemas de Aterramentos As inspeções dos sistemas de aterramentos DEVERÃO ser executadas anualmente, atendendo às prescrições do item 6.1 da NBR 5419:2005 e de Boletim Técnico específico do PAME-RJ. A exceção à regra será aplicada sempre que a situação da instalação não permitir, ou seja, onde não for possível a utilização dos equipamentos por falta

22 ICA 66-30/ /33 de condições para se cravar as hastes no solo para a execução dos procedimentos de testes e levantamentos dos dados necessários. Contudo, todas as inspeções nos equipamentos e acessórios visíveis deverão ser efetuadas. 3.3 MALHA GERAL DE TERRA A malha geral de terra deverá abranger todas as áreas de um dado complexo de prédios de dada OM do SISCEAB, sendo constituída pela interligação dos seguintes anéis de aterramento: a) das KF (Casas de Força); b) dos prédios operacionais; e c) das áreas administrativas A interligação dos anéis de aterramento supracitados deverá ser feita por meio da conexão de, no mínimo, dois pontos distintos de cada anel a, no mínimo, dois pontos distintos da malha geral Deve-se buscar sempre a formação de uma malha única de terra com o objetivo de assegurar um nível equipotencial em todo complexo de prédios das OM do SISCEAB, visando também: a) à obtenção de um sistema de proteção contra faltas fase-terra seletivo, rápido e sensível; b) ao pleno atendimento às características das cargas no que diz respeito às correntes de desequilíbrio; c) à continuidade de alimentação sob condições de falta fase-terra; d) à dissipação para a terra das correntes de surtos atmosféricos e de cargas eletrostáticas armazenadas; e e) através desta prática, que os valores elevados das capacitâncias do sistema bem como os valores reduzidos das resistências e indutâncias assegurem que os níveis de tensão induzida (por efeitos capacitivo, indutivo e condutivo) fiquem limitados a patamares aceitáveis. Adicionalmente, a prática generalizada de conectar todas as partes metálicas e instalações elétricas à terra, usualmente, resulta em valores reduzidos para a impedância de aterramento. 3.4 ATERRAMENTO DE EQUIPAMENTOS ELETRÔNICOS E EQUIPAMENTOS SENSÍVEIS Deverão ser aterrados por meio de um sistema de equalização de potenciais obtido pelo uso de uma malha de aterramento especial (malha de referência ou de equalização), constituída por um reticulado de cabos de cobre ou chapas de cobre. Essa malha deverá ser conectada à malha geral de terra Deverão ser previstos cabos blindados em percursos longos, localizados em regiões com elevado índice isocerâunico, evitando-se com esta prática a propagação de sobretensões de origem atmosférica em direção aos equipamentos sensíveis situados, por exemplo, nas KT do SISCEAB. Estes cabos deverão ser aterrados em suas extremidades.

23 26/33 ICA 66-30/ ATERRAMENTO DE LEITOS PARA CABOS E ELETROCALHAS Os leitos e eletrocalhas metálicas para cabos deverão ser interligados nas junções por condutores elétricos (cabos ou cordoalhas) ou ter assegurada sua continuidade elétrica pelos próprios acessórios da emenda As duas extremidades dos leitos e das eletrocalhas metálicas deverão ser conectadas à malha de terra, sendo que, em grandes extensões, o aterramento deverá ser feito, no mínimo, a cada 50 metros. 3.6 ATERRAMENTO DE ELETRODUTOS Os eletrodutos metálicos montados com suportes metálicos em estruturas também metálicas aterradas são considerados intrinsecamente aterrados e dispensam meios adicionais de vinculação à malha de terra Os eletrodutos montados em superfícies de concreto, paredes de alvenaria ou em outras superfícies possivelmente isolantes, não metálicas ou não condutivas, deverão ser dotados de buchas com terminais de aterramento em uma das extremidades Nos casos em que os eletrodutos sejam descontínuos, deverá ser feita uma interligação entre os trechos, com a utilização de buchas com terminais de aterramento e cabos ou cordoalhas. 3.7 ATERRAMENTO DE TRANSFORMADORES E DE PAINÉIS ELÉTRICOS Os transformadores de força deverão ter suas carcaças solidamente aterradas na malha de terra As barras de terra dos painéis elétricos de média tensão deverão ser conectadas diretamente à malha de terra da KF Os painéis elétricos de baixa tensão (PBT), bem com os quadros e painéis de iluminação, retificadores, UPS etc.) deverão ter suas barras de terra conectadas a uma das barras de aterramento da KF, que por sua vez deverá ser conectada à malha de terra. 3.8 ATERRAMENTO DE GRADES E CERCAS METÁLICAS Cercas constituídas de material condutor (em geral arame de aço zincado), localizadas até 30 m das redes de distribuição, podem vir a ser energizadas, tanto por contatos físicos acidentais, resultantes de eventuais rompimentos de condutores, como por acoplamento eletrostático e/ou eletromagnético nos casos das paralelas à rede. Como solução, nas instalações do SISCEAB, essas cercas deverão ser seccionadas e aterradas conforme procedimentos descritos a seguir: CERCAS TRANSVERSAIS ÀS REDES DE DISTRIBUIÇÃO (CRUZAMENTOS) Devem ser seccionadas a uma distância mínima de 30 metros, de cada lado, em relação ao eixo das referidas redes. O seccionamento deve ser feito mediante o uso de seccionadores preformados, conforme mostrado na Figura 11 abaixo.

24 ICA 66-30/ / No trecho situado dentro da faixa estabelecida, deve ser executado aterramento, com uma haste, no seu ponto central. Este não deve ser conectado ao sistema de aterramento da rede de distribuição. Figura 11 Aterramento e Seccionamento de Cercas Transversais à LD CERCAS PARALELAS ÀS REDES DE DISTRIBUIÇÃO Neste caso, conforme demonstrado na Figura 12, devem ser seccionadas a cada 250 metros, ao longo de todo o trecho, enquanto houver paralelismo situado a até 30 metros do eixo da rede Os trechos encontrados dentro da faixa estabelecida devem ser aterrados com uma haste em cada extremidade. Os aterramentos devem ser eletricamente independentes.

25 28/33 ICA 66-30/ Para as cercas situadas em locais onde seja evidente a presença de animais e/ou pessoas, recomenda-se que sejam realizados estudos de aterramentos e seccionamentos que considerem as análises dos valores de tensões de toque e passo permissíveis. Figura 12 Aterramento e Seccionamento de Cercas Paralelas à LD (até 30 m) GRADES E ALAMBRADOS As grades, alambrados e divisórias de áreas energizadas devem ser conectadas na malha de terra da KF As grades e portões metálicos, bem como as divisórias de terreno, conforme mostrado na Figura 13, devem ser seccionadas e aterradas adequadamente, de forma isolada do aterramento da malha de terra da KF As grades e alambrados externos, bem como as divisórias de terreno, devem ser seccionadas e aterradas sempre que ocorrer a passagem de Linhas de Transmissão e/ou Redes de Distribuição por sobre as mesmas, independentemente do ângulo de cruzamento.

26 ICA 66-30/ /33 Figura 13 Cercas e Portões Metálicos das KF do SISCEAB

27 30/33 ICA 66-30/ RECOMENDAÇÕES PARA O PROJETO DAS MALHAS DE TERRA E ANÉIS DE ATERRAMENTO As hastes de aterramento deverão ser de aço recoberto com cobre (tipo Copperweld), com diâmetro de 19 mm e comprimento de 3 metros, devendo ser previstas nos seguintes locais: a) Vértices dos anéis de aterramento em torno das instalações; b) Nos pontos de conexão com cabos de descida do SPDA; e c) Ao longo da malha geral e dos anéis de aterramento, em espaçamento a ser determinado no projeto As conexões das hastes de aterramento com os cabos da malha geral ou dos anéis de aterramento deverão ser executadas por meio de solda exotérmica Nos pontos previstos para medição de aterramento, as hastes deverão ser protegidas por manilhas de concreto com tampa de ferro (poço de inspeção) Nesses pontos, as ligações dos cabos de aterramento deverão ser feitas por meio de conectores de compressão As conexões dos cabos de aterramento aos anéis de aterramento ou à malha geral deverão ser executadas por meio de solda exotérmica As conexões dos cabos de aterramento aos equipamentos e estruturas deverão ser executadas conforme os detalhes típicos do projeto executivo A planta baixa (as built) das malhas de aterramento deverá ser exigida, detalhando a configuração da malha, posição e interligação das hastes, sempre que uma nova malha for construída.

28 ICA 66-30/ /33 4 DISPOSIÇÕES TRANSITÓRIAS 4.1 As novas instalações do DECEA em fase de projeto deverão observar o disposto na presente Instrução. 4.2 O prazo para a adequação das instalações atuais das Unidades subordinadas ao DECEA ao disposto nesta Instrução é de 18 (dezoito) meses, a partir de sua assinatura.

29 32/33 ICA 66-30/ DISPOSIÇÕES FINAIS 5.1 Os casos não previstos nesta Instrução serão resolvidos pelo Exmo. Sr. Chefe do Subdepartamento Técnico do DECEA.

30 ICA 66-30/ /33 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas: NBR 5419:2005. [Rio de Janeiro], ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Instalações Elétricas de Baixa Tensão: NBR 5410:2004. [Rio de Janeiro], KINDERMANN, G. Descargas Atmosféricas. 2. ed. Porto Alegre: Sagra Luzzato, LEITE, D.M; LEITE, C.M. Proteção contra Descargas Atmosféricas. 4. ed. São Paulo: Officina de Mydia, MODENA, J. Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas. In: MORENO, H. Guia o Setor elétrico de Normas Brasileiras. São Paulo, p