Aspectos da PDA aplicados às telhas metálicas Foto do palestrante Hélio Eiji Sueta
Aspectos da PDA aplicados às telhas metálicas O que diz a ABNT NBR 5419-3: 2015? Chapas Metálicas cobrindo a estrutura, desde que: A continuidade elétrica entre as diversas partes seja feita de forma duradoura (ex.: solda forte, caldeamento, frisamento, costurado, aparafusado ou conectado com parafuso ou porca);
A espessura da chapa metálica não seja menor que o valor t fornecido na Tabela 3, se não for importante que se previna a perfuração da chapa ou se não for importante considerar a ignição de qualquer material inflamável abaixo da cobertura;
A espessura da folha metálica não seja menor que o valor t fornecido na Tabela 3, se for necessário precauções contra perfuração ou se for necessário considerar os problemas com pontos quentes; As chapas não sejam revestidas com material isolante.
Quais as vantagens? Facilidade de instalação Custo da implantação Blindagens aos Campos Eletromagnéticos Interligações equipotenciais Redução ao roubo de materiais do SPDA Redução dos Riscos
Redução dos Riscos
Quais as desvantagens? Perfuração da chapa Geração de pontos quentes Centelhamentos perigosos Densidade de corrente Mau contato
Verificações experimentais: Perfuração da chapa Correntes de ensaio Corrente ABCD Corrente impulsiva Corrente de continuidade
Corrente ABCD
Corrente impulsiva Tabela 3 Valores máximos dos parâmetros das descargas atmosféricas correspondentes aos níveis de proteção (NP) Componente curta Primeiro impulso positivo NP Parâmetros da corrente Símbolo Unidade I II III IV Corrente de pico I ka 200 150 100 Carga do impulso Qcurta C 100 75 50 Energia específica W/R MJ/ 10 5,6 2,5 Parâmetros de tempo T1 / T2 µs / µs 10/350 Primeiro impulso negativo a NP Parâmetros da corrente Símbolo Unidade I II III IV Valor de pico I ka 100 75 50 Taxa média de variação di/dt ka/µs 100 75 50 Parâmetros de tempo T1 / T2 µs / µs 1/200 Impulso subsequente NP Parâmetros da corrente Símbolo Unidade I II III IV Valor de pico I ka 50 37,5 25 Taxa média de variação di/dt ka/µs 200 150 100 Parâmetros de tempo T1 / T2 µs / µs 0,25/100 Componente longa da descarga NP Parâmetros da corrente Símbolo Unidade I II III IV Carga da componente longa Qlonga C 200 150 100 Parâmetros de tempo Tlonga s 0,5 Descarga atmosférica NP Parâmetros da corrente Símbolo Unidade I II III IV Carga da descarga Qflash C 300 225 150 a O uso desta forma de onda de corrente é de interesse para cálculos somente, não para ensaios.
Corrente de continuidade ± i Q longa 10 % 10 % T T longa Componente longa IEC 2617/10 Tabela C.2 Parâmetros de ensaios para a componente longa Parâmetros de ensaio Nível de proteção Tolerância I II III-IV Carga Q longa (C) 200 150 100 ± 20 Duração T longa (s) 0,5 0,5 0,5 ± 10 %
Ensaios com Corrente impulsiva Valores de pico das correntes na faixa de 16,9 ka a 26 ka, com forma de onda 6/13 μs Telhas metálicas (0,7 mm) de aço com isolante de lã de rocha (30 mm) Não foi constatada nenhuma marca no local do arco
Ensaios com Corrente impulsiva Painel com duas chapas de aço pintadas de espessura 0,55 mm cada, preenchido por poliuretano expandido, formando uma camada de 30 mm impulso 1 valor de pico da corrente 18,5 ka, forma de onda 9,25/19 s, espaço entre o eletrodo (esfera metálica) e a chapa metálica menor que 1 centímetro; impulso 2 valor de pico da corrente 27,1 ka, forma de onda 9,38/19 s, espaço entre o eletrodo e a chapa metálica aproximadamente de 1 centímetro
Ensaios com Corrente impulsiva Telha 3- impulso 1 valor de pico da corrente 19,2 ka, forma de onda 7,63/18,4 s, espaço entre o eletrodo e a chapa metálica de, aproximadamente, 3 centímetros; impulso 2 valor de pico da corrente 28,0 ka, forma de onda 9,25/18,9 s, espaço entre o eletrodo e a chapa metálica, aproximadamente, de 3 centímetros
Ensaios com Corrente impulsiva Generador de onda de corriente impulsional con perfil 10/350us de hasta 320kA en modo crowbar
Amplitud: 100kA MUESTRA 1: Grosor 0,482mm. Pulso de Corriente Aplicado: 100kA. Liga metálica
MUESTRA 11: Grosor 0,41mm. Pulso de Corriente Aplicado: 100kA. Liga metálica
Amplitud: 150kA MUESTRA 3: Grosor 0,47mm. Pulso de Corriente Aplicado: 150kA.
MUESTRA 13: Grosor 0,427mm. Pulso de Corriente Aplicado: 150kA.
Ensaios com Corrente impulsiva
ELECTRO-HYDRAULIC EFFECT
Ensaios com Corrente de Continuidade telhas metálicas com isolante de lã de rocha Danos ocorridos nos ensaios com pulsos de corrente contínua Carga (A.s) Diâmetro aproximado do desgaste (mm) Diâmetro aproximado da perfuração (mm) Tempo de manutenção da chama após arco 36 60 5 Não houve 70 70 17 2 192 70 27 5 390** 90 45 * (s)
Telha com enchimento de poliuretano APLIC. VALOR EFICAZ TEMPO DE CARGA I²t ÁREA APROXIMADA DIÂMETRO TEMPO DE DA CORRENTE APLICAÇÃO (ms) (A.s) (A² s) DO DANO (mm²) APROXIMADO DA CHAMA (A) PERFURAÇÃO (mm) APÓS O ARCO (s) 1 579,6 72,3 41,9 24288 2500 5 4 2 641,4 93,1 59,7 38300 3200 10 7 3 644,3 163,6 105,4 67914 3200 15 16 4 628,9 304,2 191,0 120315 7200 25 20 5 634,0 490,3 310,6 197079 11700 28 25 6 (TA)* 605,0 488,1 295,3 178656 Não houve Não houve Não houve
Problemas com porosidade do enchimento das telhas Precipitação de 2,5 mm/minuto na vertical e 3 mm/minuto na horizontal, por um tempo de 10 minutos Tipo de enchimento Peso inicial Após 10 min de chuva Imerso 10 min Poliuretano 2000 g 2000 g 2020 g 1 % Lã de rocha 35,4 kg 36,6 kg 41 kg 16 % Aumento de peso
Descarga direta Perfuração da chapa Corrente 445 A; duração 216 ms; carga 96 C. Volume da lata: 579cm3 (diâmetro da base 6,4 cm e altura 18 cm). Contendo aproximadamente 30 ml de álcool hidratado
Ensaios com Corrente de Continuidade Telhas de ligas metálicas Tipo GALVALUME 0,48 mm Outro tipo (iee) 0,42 mm
Ensaios com telhas de Alumínio 0,8 mm; de Zinco 0,5 mm e Zinco 0,65 mm estão sendo realizados Aplicação corrente [A] duração [ms] Carga [C] diâmetro médio do furo [mm] Amostra Tipo 1 442,13 232 103 13,1 6 Galvalume 2 442,98 228 101 16,5 6 Galvalume 3 447,03 233,17 104 19,0 17 Iee 4 449,19 229,57 103 17,5 17 Iee 5 447,16 319,11 143 19,1 7 Galvalume 6 442,28 321,51 142 21,5 7 Galvalume 7 437,49 318,51 139 21,4 18 Iee 8 440,37 320,31 141 23,0 18 Iee 9 443,14 486,78 216 25,5 8 Galvalume 10 441,15 484,37 214 25,6 8 Galvalume 11 437,33 484,38 212 26,1 19 Iee 12 443,23 484,37 215 26,0 19 Iee
Ensaios com telhas de Alumínio 0,8 mm (MED: 0,77 mm) e de Zinco 0,5 mm (MED: 0,47 mm) e 0,65 mm (MED: 0,62 mm) 100 C 150 C 200 C Exemplo de pulso aplicado
Chapas de Alumínio de 0,8 mm (MED: 0,77 mm) corrente [A] duração [ms] Carga [C] Q (X) diâmetro médio do furo [mm] D (Y) Tipo D/Q [mm/c] 428 251,5 108 22,5 AL 0,209 420 368,5 155 26,3 AL 0,170 415 487,5 202 27,4 AL 0,135 Correlação 0,9481
Chapas de Zinco de 0,5 mm (MED: 0,47 mm) corrente [A] duração [ms] Carga [C] Q (X) diâmetro médio do furo [mm] D (Y) Tipo D/Q [mm/c] 437 259 113 16,7 Zn1 0,148 439 369 162 20,9 Zn1 0,129 437 488,25 213 24,4 Zn1 0,114 Correlação 0,9977
Chapas de Zinco de 0,65 mm (MED: 0,62 mm) corrente [A] duração [ms] Carga [C] Q (X) diâmetro médio do furo [mm] D (Y) Tipo D/Q [mm/c] 445 257 114 13,3 Zn2 0,117 440 369,5 162 17,7 Zn2 0,109 442 488,5 216 21,1 Zn2 0,098 Correlação 0,9942
Amostras de Alumínio e Zinco de 0,5 e 0,65 mm que vão para ensaios em Sevila (Lab. Applicaciones) Ensaios de impulsos de corrente com Forma de ondas 10/350 µs e valor de pico de Corrente de 100, 150 e 200 ka.
Verificações experimentais: Geração de pontos quentes
Sobreaquecimento no ponto de impacto podendo dar início a pontos quentes (explosões, incêndio)
OSCILOGRAMA COMPARAÇÃO ENTRE VALORES MEDIDOS E CALCULADOS Plate Current Conduction Charge Maximum Calculated Difference thickness [A] Time [ms] [C] Temp.[ C] Maximum [ C] [mm] Temp. [ C] 2,75 716,19 155 111 254 257-3 2,75 730,91 287,5 210 465 493-28 2,75 741,57 452,1 335 >670 782???? 4,8 731,53 155,2 114 156 155 1 4,8 763,64 285,8 218 251 276-25 4,8 773,43 393,8 305 424 373 51 6,35 728,81 136,6 100 111 114-3 6,35 758,83 309,8 235 201 243-42 6,35 777,8 553,2 430 316 424-108 PLANILHA DESENVOLVIDA MAXIMA CARGA EM FUNÇÃO DA ESPESSURA DA CHAPA E DO TIPO DE COMBUSTÍVEL PRODUCT GASOLINE DIESEL ETHANOL Auto ignition temperature [ C] 246 210 363 THICKNESS [mm] Charge [C] Charge [C] Charge [C] 1 6 5 9 2 50 40 80 3 120 100 180 4 170 140 250 5 200 170 300 6 230 200 350 7 260 220 380 8 280 240 430 9 310 260 470 10 330 280 510
Verificações experimentais: Centelhamentos perigosos
Centelhamentos perigosos Mau contato R contato = 610 µω Ip = 17.1 ka (descarga atmosférica representativa de 300kA)
Uso de Terminais aéreos (mini captores)
Alta densidade de corrente
Espaçamento máximo entre terminais aéreos ou hastes captoras, em função do nível de proteção, obedecendo ao método eletrogeométrico h(m) R(m) 20 (nível I) 30 (nível II) 45 (nível III) 60 (nível IV) 0,25 6,3 7,7 9,5 10,9 0,35 7,5 9,1 11,2 12,9 0,5 8,9 10,9 13,4 15,5 0,6 9,7 11,9 14,6 16,9 1 12,5 15,4 18,9 21,8 2 17,4 21,5 26,5 30,7 3 21,1 26,2 32,3 37,5 4 24,0 29,9 37,1 43,1 5 26,5 33,2 41,2 48,0 6 28,6 36,0 44,9 52,3 7 30,4 38,5 48,2 56,2 8 32,0 40,8 51,2 59,9 9 33,4 42,8 54,0 63,2 10 34,6 44,7 56,6 66,3
Espaçamento máximo, nas laterais de quadrados ou retângulos entre terminais aéreos ou hastes captoras dispostas destas formas, em função do nível de proteção obedecendo ao método eletrogeométrico h(m) R(m) 20 (nível I) 30 (nível II) 45 (nível III) 60 (nível IV) 0,25 4,5 5,5 6,7 7,7 0,35 5,3 6,5 7,9 9,2 0,5 6,3 7,7 9,5 10,9 0,6 6,9 8,4 10,4 12,0 1 8,8 10,9 13,3 15,4 2 12,3 15,2 18,8 21,7 3 14,9 18,5 22,8 26,5 4 17,0 21,2 26,2 30,5 5 18,7 23,5 29,2 33,9 6 20,2 25,5 31,7 37,0 7 21,5 27,2 34,1 39,8 8 22,6 28,8 36,2 42,3 9 23,6 30,3 38,2 44,7 10 24,5 31,6 40,0 46,9
SPDA externo isolado da estrutura a ser protegida
OBRIGADO Hélio Eiji Sueta sueta@iee.usp.br www.iee.usp.br