Eletricista de Instalações

11/05/2015 Introdução As sobretensões atmosféricas podem afetar os edifícios (descargas diretas) e as instalações elétricas e de telecomunicações (efeitos indiretos) Eletricista de Instalações Para-raios 2014/ 2015 1 Introdução 2 Descargas atmosféricas As descargas diretas são prevenidas com a utilização de para-raios nos edifícios Nos efeitos indiretos a proteção é assegurada por dispositivos de proteção designados por descarregadores de sobretensão (DST) Formação do raios 3 4 1

11/05/2015 Descargas atmosféricas Descargas atmosféricas Formação do raios Formação do raios 5 Descargas atmosféricas 6 Descargas atmosféricas Formação do raios 7 8 2

11/05/2015 Danos Danos 9 Danos 10 Para-raios Conjunto de equipamentos cuja finalidade é proteger um edifício ou uma estrutura e o respetivo conteúdo contra os efeitos perniciosos das descargas atmosféricas diretas neles incidentes. NOTA: O Para-raios deverá ficar colocado pelo menos a 2 metros do ponto mais alto (segundo NP4426) 11 12 3

Para-raios Para que um para-raios seja tanto quanto possível económico e eficaz, o correspondente projeto deve ser elaborado em coordenação com o projeto de construção civil da estrutura a proteger Para-raios Os materiais a utilizar nos diversos componentes dos para-raios são: o o cobre o o ferro galvanizado o o aço inoxidável Para evitar a corrosão das ligações, deve-se procurar que tanto quanto possível, todos os elementos do sistema sejam compostos pelo mesmo tipo de material 13 14 Para-raios Consideram-se partes fundamentais de um para-raios: Captor Parte do para-raios que se destina a intercetar as descargas atmosféricas incidentes no volume a proteger O captor pode ser: Condutor de descida Elétrodo de terra o Artificial o Natural Captor artificial Haste vertical (tipo Franklin) 15 16 4

11/05/2015 Tipos de captores Captores artificiais Hastes verticais (tipo Franklin) Captores artificiais o Hastes verticais (tipo Franklin) o Condutores de cobertura o Emalhado de condutores (Gaiola de Faraday) o São constituídas por um ou mais elementos condutores da mesma natureza (cobre, ferro galvanizado ou aço inoxidável) Captores naturais 17 Captores artificiais 18 Captores artificiais Condutores de cobertura Emalhado de condutores (Gaiola de Faraday) o Destinam-se a conduzir a corrente de descarga desde os captores até às descidas. Pela sua posição elevada, estes condutores podem servir, eles próprios, de captores, integrando nesse caso sistemas de condutores emalhados do tipo gaiola de Faraday o É composto, a nível de cobertura, por um polígono, formado por condutores instalados no perímetro superior da estrutura. 19 20 5

Captores naturais Elementos metálicos existentes na parte superior da estrutura a proteger e dimensionados para suportar o impacto direto de uma descarga, tais como coberturas de chaminés, clarabóias, depósitos, tomadas de ar dos sistemas de climatização, etc. Captores naturais Os captores naturais são integrados nos para-raios através dos condutores de cobertura. captor artificial (Gaiola de Faraday) captor artificial (haste vertical tipo Franklin) condutor de descida (condutores de cobertura) 21 22 Para-raios Consideram-se partes fundamentais de um para-raios: Captor Elétrodo de terra Condutor de descida Parte do para-raios destinada a conduzir a corrente de descarga desde os captores até aos elétrodos de terra. A descida pode ser: o Artificial o Natural 23 24 6

Descidas artificiais As descidas artificiais devem ser: condutores nus de cobre: secção 16 mm 2 ferro galvanizado: secção 50 mm 2 aço inoxidável: secção 50 mm 2 Número mínimo de descidas artificiais é de dois Descidas artificiais O traçado a seguir pelas descidas deve ser quanto possível retilíneo e vertical, de forma a minimizar o percurso entre os elementos captores e a terra 25 26 Descidas artificiais Descidas artificiais As descidas devem ser, em regra: - instaladas à vista - fixadas à superfície exterior da estrutura a proteger por meio de elementos de suporte apropriados, estabelecidos à razão de dois por metro, no mínimo Condutor de descida Ligador Eléctrodo de terra Cada descida artificial deve ser dotada de um ligador destinado a efetuar as verificações e medições necessárias Condutor de descida Ligador Eléctrodo de terra 27 28 7

Descidas naturais Podem ser utilizadas como descidas naturais os elementos metálicos existentes na estrutura a proteger que deem garantias de: o continuidade elétrica o apresentem baixa impedância o possuam a necessária robustez mecânica Descidas naturais Como exemplos de descidas naturais referem-se as guias de elevadores, as escadas metálicas exteriores, etc. 29 30 Descidas naturais Nas estruturas de betão armado, permite-se o aproveitamento da armadura metálica do betão para a função de descida natural, condicionado à garantia de continuidade elétrica da mesma Para-raios Consideram-se partes fundamentais de um para-raios: Captor Condutor de descida 31 32 8

Elétrodo de terra Elétrodo de terra Dispositivo constituído por um corpo condutor ou por um conjunto de corpos condutores em contacto com o solo assegurando uma ligação elétrica com a terra Condutor de descida Eléctrodo de terra A ligação à terra tem como finalidade a dispersão na massa condutora da terra da corrente proveniente de qualquer descarga atmosférica que incida no para-raios Condutor de descida Eléctrodo de terra 33 34 Elétrodo de terra Elétrodo em anel Todos os pontos de ligação enterrados devem ser preservados dos efeitos da humidade, por envolvimento em meio não higroscópico (massa ou fita betuminosa) Condutor de descida O elétrodo de terra preferencial a utilizar num para-raios é o elétrodo em anel Eléctrodo de terra 35 36 9

Elétrodo em anel Constituído por um condutor instalado na base das fundações do edifício ou embebido no maciço de betão das fundações Nestes casos, o elétrodo em anel deve, preferencialmente, ser constituído por ferro galvanizado por imersão a quente Elétrodo em anel Alternativamente pode ser utilizado um condutor em anel, enterrado a uma profundidade de aproximadamente 0,80 m e envolvendo a estrutura a proteger Estrutura a proteger Eléctrodo em anel 37 38 Elétrodo em anel Se para as instalações elétricas do edifício for utilizado um elétrodo em anel este deve ser também utilizado como elétrodo do para-raios Elétrodo do tipo radial Para estruturas de dimensões tais que o raio do elétrodo em anel resulte inferior a 8 m, podem utilizar-se eléctrodos do tipo radial (em forma de pata de ave ), constituídos por três condutores (no mínimo de 6 a 8 m cada) derivados de um ponto comum e enterrados horizontalmente no solo a uma profundidade mínima de 0,8 m 39 40 10

Elétrodo do tipo radial Se não se optar pelo elétrodo em anel, a cada descida deve corresponder um elétrodo de terra. 41 Elétrodos de terra naturais Constituem elétrodos de terra naturais as estruturas metálicas enterradas que façam parte ou penetrem no edifício ou estrutura a proteger São ainda normalmente utilizadas para aquele fim as fundações em betão armado, desde que a sua continuidade elétrica seja assegurada 42 Elétrodos de terra naturais Devido ao facto de se tornar difícil verificar as características dos elétrodos de terra naturais e, sobretudo, pela dificuldade de garantir a manutenção daquelas características ao longo do tempo a utilização dos elétrodos naturais não dispensa a instalação de elétrodos artificiais Ligações equipotenciais Prevenção da tensão de passo Conservação e exploração Classificação dos edifícios e estruturas Necessidade de proteção contra descargas atmosféricas 43 44 11

Ligações equipotenciais Todas as canalizações ou estruturas condutoras enterradas (água, esgotos, ar comprimido, combustíveis, eletricidade, telecomunicações, etc.) cujo traçado se situe a menos de 3 m de qualquer ponto do conjunto de elétrodos de terra do pararaios, devem ser interligadas com aquele conjunto de elétrodos de terra por meio de condutores de cobre (secção 16 mm 2 ), de ferro galvanizado ou de aço inoxidável (secção 50 mm 2 ) Prevenção da tensão de passo A dissipação no solo de uma onda de corrente de descarga origina sempre o aparecimento de um elevado potencial no conjunto de elétrodos de terra e, consequentemente, no terreno circundante, originando normalmente uma situação de risco para as pessoas e animais que ali se encontrem 45 46 Prevenção da tensão de passo Para diminuir a probabilidade de acidente por ação da tensão de passo, deve ser tomada pelo menos uma das seguintes medidas: - estabelecer no local, fazendo parte do elétrodo de terra, um emalhado de condutores horizontais enterrados no solo, não devendo as dimensões da malha exceder 5 m x 5 m Prevenção da tensão de passo - prever na zona crítica um tapete de material isolante não higroscópico (asfalto por exemplo) com uma espessura mínima de 50 mm - aumentar a profundidade dos elétrodos de terra para valores superiores a 1 m 47 48 12

Prevenção da tensão de passo Deve ser dada preferência, sempre que possível, a elétrodos de terra com a forma de anel em detrimento de elétrodos do tipo radial Prevenção da tensão de passo A tensão de passo é a d.d.p. entre dois pontos à superfície da terra a uma distância de 1 metro Se num dado momento, existir no ponto A um potencial com o valor U A e ao mesmo tempo existir no ponto B, distante 1 metro do ponto A, um potencial com o valor U B, então a tensão de passo neste local tem um valor U p que é exatamente igual à diferença U A - U B, ou seja U p = U A - U B 49 50 Conservação e exploração Verificações e medições a realizar: - o bom estado de conservação, de fixação e de funcionamento dos captores, das descidas, dos elementos de ligação, etc., com confirmação, por medição da respetiva continuidade elétrica; Conservação e exploração Verificações e medições a realizar: - o bom estado de funcionamento dos disruptores e dos descarregadores de sobretensão existentes no pára-raios - o valor da resistência de contacto do elétrodo de terra, o qual não deve ser superior em mais de 50% ao valor obtido aquando da primeira inspeção, nunca devendo exceder 10 Ω 51 52 13

Conservação e exploração NOTA: Disruptor : Dispositivo destinado a limitar as sobretensões transitórias elevadas entre duas partes no interior do volume a proteger Descarregador de sobretensões (DST ): Aparelho destinado a proteger o equipamento elétrico contra sobretensões transitórias elevadas e a limitar a duração e amplitude da corrente Classificação dos edifícios e estruturas Com o fim de aconselhar quais os edifícios e estruturas a equipar com um para-raios estes classificam-se: consequências das descargas (CD) altura e implantação (AI) 53 54 Classificação das estruturas quanto às Consequências das Descargas (CD) Classificação das estruturas quanto às Consequências das Descargas (CD) CD 1 Estruturas comuns São estruturas sem riscos especiais e não incluídas nos pontos seguintes. CD 2 Estruturas envolvendo riscos específicos Edifícios frequentados por grande número de pessoas (escolas, hotéis, cinemas, centros comerciais, quartéis, hospitais, etc.). Edifícios cujo conteúdo seja de elevado valor económico ou cultural (museus, bibliotecas, etc.). 55 56 14

Classificação das estruturas quanto às Consequências das Descargas (CD) Classificação das estruturas quanto às Consequências das Descargas (CD) CD 2 Estruturas envolvendo riscos específicos Estruturas sujeitas a riscos de incêndio (armazéns de cortiça, papel, etc.). Estruturas onde existam elementos especialmente sensíveis às sobretensões, nomeadamente componentes eletrónicos (computadores, equipamentos de telecomunicações, etc.). CD 3 Estruturas envolvendo riscos para as imediações São estruturas cujo tipo de utilização pode fazer com que os riscos esperados como consequência de uma descarga atmosférica se estendam para o exterior do volume a proteger (exemplos: estruturas contendo produtos tóxicos, radioativos, etc. e estruturas sujeitas a risco de explosão). 57 58 Classificação das estruturas quanto à Altura e Implantação (AI) Classificação das estruturas quanto à Altura e Implantação (AI) AI 1 Estruturas em situação de risco atenuado. A probabilidade de incidência das descargas atmosféricas vem reduzida se: - a estrutura se localiza numa área relativamente extensa e contínua de estruturas de altura semelhante (cidade, florestas, etc.); AI 1 Estruturas em situação de risco atenuado. - a estrutura tem à sua volta e nas proximidades imediatas outras estruturas ou objetos isolados, de altura significativamente superior; - a estrutura se localiza num vale escarpado, cuja profundidade exceda a altura da estrutura. 59 60 15

AI 2 Estruturas em situação de risco normal.1 Classificação das estruturas quanto à Altura e Implantação (AI) São estruturas cuja altura e implantação não alteram significativamente a probabilidade de ocorrência de uma descarga atmosférica, relativamente à probabilidade de incidência de uma descarga no solo por elas ocupado. AI 3 Estruturas em situação de risco agravado. Classificação das estruturas quanto à Altura e Implantação (AI) A probabilidade de incidência de descargas atmosféricas considera-se grande se: - a estrutura tem uma altura superior a 25 metros; - a estrutura se salienta num terreno plano, afastado de árvores ou de outras estruturas; 61 62 Classificação das estruturas Necessidade de proteção contra descargas atmosféricas AI 3 Estruturas em situação de risco agravado. quanto à Altura e Implantação (AI) a estrutura se localiza no alto de uma elevação de terreno significativa; - a estrutura está implantada junto de um desfiladeiro ou penhasco, nomeadamente, na orla marítima. Estruturas comuns (CD 1) Estruturas envolvendo riscos específicos (CD 2) Estruturas envolvendo riscos para as imediações (CD 3) Estruturas em situação de risco atenuado (AI 1) Estruturas em situação de risco normal (AI 2) Estruturas em situação de risco agravado (AI 3) DISPENSÁVEL ACONSELHÁVEL ACONSELHÁVEL ACONSELHÁVEL NECESSÁRIO NECESSÁRIO NECESSÁRIO NECESSÁRIO NECESSÁRIO 63 64 16

Esta apresentação electrónica foi baseada no Guia Técnico de Pára Raios da Direcção Geral de Geologia e Energia. Condutores e fixações Sistemas de terras 65 66 Mastros de prolongamento Pontas simples 67 68 17

Para-raios c/ Dispositivo Ionizante (PDI) 69 70 Para-raios c/ Dispositivo Ionizante (PDI) Para-raios c/ Dispositivo Ionizante (PDI) 71 72 18

Gaiola de Faraday Gaiola de Faraday 73 74 Gaiola de Faraday Explosor de mastro de antena 75 76 19

Para-Raios Radioativos A remoção de para-raios radioativos não é obrigatória Uma vez removidos é obrigatória a sua entrega no Instituto Tecnológico e Nuclear A não entrega destes elementos ao ITN é punida por lei Fixações 77 78 Fixações Fixações 79 80 20

Condutores Condutores e fixações Condutores Condutores e fixações 81 82 Fixações Condutores e fixações Interligações Condutores e fixações 83 84 21

Condutores e fixações Sistemas de terras Interligações 85 86 Sistemas de terras Sistemas de terras 87 88 22

Sistemas de terras Sistemas de terras Terra do para-raios Sistema pata de galo Terra do para-raios Sistema pata de galo melhorada 89 90 Sistemas de terras Kits Terra do para-raios Elétrodos em triângulo Terra do para-raios Elétrodos em linha 91 92 23

11/05/2015 Kits Instalação de um para-raios 93 Verificação da proteção pela aplicação da esfera fictícia 94 Verificação da proteção pela aplicação do ângulo de proteção 95 96 24

Ex: de captores naturais e sua interligação aos elementos artificiais Ex: de captores naturais e sua interligação aos elementos artificiais 97 98 Ex: de captores naturais e sua interligação aos elementos artificiais Ex: de captores naturais e sua interligação aos elementos artificiais 99 100 25

Ex: de captores naturais e sua interligação aos elementos artificiais Exemplos de para-raios em chaminés e edifícios industriais 101 102 Exemplos de proteção, por haste vertical, de uma estrutura contendo substâncias explosivas Exemplos de captores artificiais do tipo haste vertical e suas ligações às descidas 103 104 26