Análise de Riscos de Descargas Atmosféricas em Estruturas

13444 Fonte de danos S4 descarga atmosférica nas proximidades da linha de fornecimento de energia e de comunicacao conectada a estrutura a D3 falhas em sistemas eletroeletrénicos Pode ser determinado pela Equacao 1341 R Nyy P xL 1341 R componente relativo a falhas de sistemas internos causadas por sobretensdes induzidas nas linhas que entram na estrutura e transmitidas 4s mesmas podendo ocorrer em todos os casos de perdas do tipo L2 e L4 juntamente como o tipo LI nos casos de estruturas com risco de explosao Ng Equagao 1311 P Equacao 1320 L Equagao 1327 Riscos toleraveis Os valores de referéncia de risco toleravel R decorrentes de descargas atmosféricas para diferentes tipos de perda sao LI perda de vida humana ou ferimentos permanentes R 10 L2 perda de servico ao publico R 10 L3 perda de patriménio cultural R 107 LA perda de valor econémico R 10 em geral os dados necessarios para efetivar essa andlise nio sao disponiveis no momento do desenvolvimento de um projeto Divisao da estrutura em zonas Na avaliagao de cada componente de risco podese dividir a estrutura em uma ou mais diferentes zonas desde que guardem similaridades nas suas caracteristicas ou seja Z1 Z2 Zn Como exemplo podemos dividir a area de uma industria nas seguintes zonas e ZI area externa a edificacao Z2 area externa gramada da edificagao Z3 area interna de produgao que pode ser subdividida em outras areas quando nao ha homogeneidade nas suas caracteristicas construtivas de producao de numero de funcionarios etc e ZA area administrativa e comercial e Z5 centro de controle da produgao Divisao da linha de alimentacao da estrutura em secdes Na avaliacao de cada componente de risco podese dividir a linha energia e comunicacao que alimenta a estrutura em uma ou mais secgoes ou seja S1 S2 Sn Em geral podese considerar o trecho aéreo e o subterraneo quando ocorrer as duas situacoes Exemplo de aplicagao 131 Avaliar a necessidade de protecdo contra descargas atmosféricas perigosas que podem ocorrer na fabrica de tecidos Companhia de Tecelagem Heitor M Costa SA localizada no Distrito Industrial de Fortaleza A parte superior da construcdo é considerada plana e suas dimens6es sao i comprimento 120 m ii largura 100 m iii altura 10 m A edificacdo é isolada de outras construcées A fabrica é conectada a rede elétrica em média tensdo por um alimentador aéreo de 2550 m de comprimento A linha de telecomunicagdo tem comprimento de 1540 me é subterrdnea a Dados do projeto As zonas para classificagdo dos riscos foram assim divididas ZonaZ1 corresponde a drea externa em torno dos condutores de descida em até 3 m fora da edificacdo Zona Z2 corresponde a drea externa e gramada que circula a edificacao estrutura Zona Z3 corresponde a estrutura no interior da qual é industrializado o produto téxtil Zona Z4 corresponde a estrutura unida a edificacdo industrial na qual funcionam os seguintes setores i setor administrativo ii setor de recursos humanos e iii setor comercial Cada uma das zonas mencionadas sera analisada individualmente para a composicdo dos riscos a fim de definir se ha necessidade de aplicacdo de um sistema de protecdo contra descargas atmosféricas NUmero de pessoas com presenga na fabrica e sua distribuicdo nas diferentes zonas anteriormente definidas A Tabela 1322 fornece o ntimero de funcionarios e 0 tempo que cada grupo tem presenca anual nas diferentes zonas A fabrica funciona em trés turnos i das 6 as 12 horas ii das 12 as 18 horas e iii das 18 as 22 horas A Tabela 1322 também quantifica as pessoas em cada turno totalizando 5760 horasano 16 horasdia x 30 dias x 12 meses Tabela 1322Distribuigdo das pessoas por zona Zona Numero de pessoas ao Ce eke TU 71 drea externa proxima as descidas do SPDA 5 5760 22 area externa gramada 8 5760 23 area industrial 350 5760 74 area administrativacomercialRH 30 5760 Total N 393 No caso de empreendimentos fabris a perda por ferimento a seres vivos por choque elétrico L1 e a perda econdmica L4 sdo fundamentais para a avaliagdo da necessidade de protecdo Nas condicdes do enunciado da questao somente possivel determinar 0 risco do tipo R relacionado a perda de vidas humanas incluindo ferimento empregandose os componentes de risco R R Re R com base na Equacdo 131 Em geral na fase de projeto ndo se considera a avaliagao econdmica do empreendimento risco R para perdas econdmicas L4 pois ainda sao prematuros os dados necessdrios para tal avaliagdo Para melhor entendimento veja a Secao 134 deste capitulo Tabela 1323Caracteristicas da estrutura e do meio ambiente PECK UCC Celis ST Ta VE Referéncia Ocupacdo da estrutura Fabrica Densidade de descargas atmosférica para a terra em dias de tempestade 1kmano Figura 135 Daat 3 Equado 132 Dimensoes da estrutura Le We He 120 x 100 x 10 Fator de localizacdo da estrutura Estrutura isolada Fie 1 Tabela 131 Fator tipo de linha de energia para a estrutura adjacente Nao ha estrutura adjacente Fy 02 Tabela 132 Fator tipo de linha de sinal para a estrutura adjacente Nao hd estrutura adjacente Fi 1 Tabela 132 SPDA Nao ha SPDA instalado P 1 Tabela 136 Nivel de protegao sem DPS Nao ha DPS instalado Po 1 Tabela 1311 Blindagem espacial externa Nao ha blindagem espacial K1 1 Equacdo 13161 1 K 012 Ln 1 valor maximo Aavaliacao do risco R sera realizada com base nos seguintes procedimentos Parazona Z1 Dano D1 ferimentos a seres vivos por choque elétrico cdlculo de R Tabela 1324Caracteristicas relativas a linha de energia elétrica PECK UCC QUEL Is Simbolo VE Referéncia Comprimento m Linha de energia L 2560 Fator de instalacao da linha Aéreo Fi 1 Tabela 133 Fator de tipo da linha Linha de média tensdo Fy 02 Tabela 132 Fator ambiental da linha Suburbano Famb 05 Tabela 134 Blindagem de linha 0km Nao Ry Tabela 1312 Figg Blindagem aterramento isolacao Nao San Tabela 138 Fryq 1 Estrutura adjacente Nao La Wo Hy Ver Figura 138 Fator de localizacao da estrutura adjacente Nao Fie Tabela 131 Tensdo suportavel dos sistemas internos Sistema de baixa tensdo Ve 25 Tabela 1312 K4 1 04 Equacdo 13163 Pardmetros resultantes Pig 1 Tabela 1312 Pi 03 Tabela 1313 1 Linha de energia K4 1V 125 04 Para zona 22 Dano D1 ferimentos a seres vivos por choque elétrico calculo de R Para zona Z3 Dano D1 ferimentos a seres vivos por choque elétrico cdlculo de R eR Dano D2 danos fisicos R e R Para zona Z4 Dano D1 ferimentos a seres vivos por choque elétrico cdlculo de R eR Dano D2 danos fisicos cdlculo de e b Caracteristicas da estrutura e do meio ambiente Identificamse na Tabela 1323 as caracteristicas dimensionais da edificacdo seu tipo de ocupacao e os tipos de protecdo existentes Caracteristicas relativas a linha de energia elétrica que alimenta a industria Identificamse na Tabela 1324 as caracteristicas basicas da linha elétrica sua localizado tipo construtivo e dimensdo d Caracteristicas relativas a linha de sinais que se conecta a industria Identificamse na Tabela 1325 as caracteristicas basicas da linha de sinal sua localizacdo tipo construtivo e dimensdo e Fatores relacionados as zonas da fabrica A industria foi dividida em quatro diferentes zonas i Z1 corresponde a drea externa a edificacdo em até 3 m em torno dos cabos de descida ii 22 corresponde a drea externa gramada que circunda a edificacao iii 23 corresponde a drea de maquinas de producdo e iv 24 corresponde as areas internas setor administrativo setor comercial setor de recursos humanos restaurante e setores afins No caso de ampliar a quantidade de zonas na area industrial e nas areas administrativas os procedimentos seriam idénticos Tabela 1325Caracteristicas relativas a linha de sinais PETE ee eel QTE Simbolo VEY y Referéncia Comprimento m Linha de sinal L 1540 Tipo de instalacdo Subterréneo Fi 05 Tabela 133 Fator tipo de linha de sinal Linha de sinal Fy 1 Tabela 132 Fator ambiental da linha de sinal Suburbano Fomb 08 Tabela 134 Blindagem de linha 0km Sim Ry 1 09 Tabela 1312 Fina Blindagem aterramento isolagéo Sim Sn Tabela 138 Fra 0 Estrutura adjacente Nao Ly Wa H Figura 138 Fator de localizagdo da estrutura adjacente Nao Fig Tabela 131 Tensdo suportavel dos sistemas internos Visi 15 Tabela 1312 Ky 2 067 Equacdo 13163 Parametros 2 Pig 3 04 Tabela 1312 resultantes Pi 05 Tabela 1313 1 Paral Ry 5 Okme V 15 kV ou seja Ry 08 2 Linha de sinal K 1V 115 067 3 Para Ry 10km P4040 Tabela 1326 Fatores relacionados a zona Z1 area externa prdxima aos cabos de descida do SPDA PETE ee eel QTE Simbolo VEY y Referéncia Tipo de piso Ceramica F 103 Tabela 1315 Protegdo contra choques Nao Pig 1 Tabela 135 Risco de incéndio Nao F 0 Tabela 1317 Protecdo contra incéndio Nao lin 1 Tabela 1316 Blindagem espacial Nao Ky 1 1 Equacdo 13162 L1 perda de vida humana Perigo especial sem perigo F 1 Tabela 1318 D1 devido a tensdo de passo e de toque if 10 Tabela 1314 D2 devido a danos fisicos Lr D3 devido a falha de sistemas internos L Fator d 2 Ne 2 2760 00084 ator de pessoas na zona Soen aan Gan P o N 8760 393 8760 1 Utilizouse o valor maximo 2 N5 Tabela 1322 7 5760 Tabela 1322 N 393 Tabela 1322 Fatores relacionados a area externa a edificagdo zona Z1 Esses fatores estao contidos na Tabela 1326 Fatores relacionados a area externa a edificagdo drea gramada zona 22 Esses fatores estado contidos na Tabela 1327 Fatores relacionados a area externa a edificacdo zona Z3 Esses fatores estao contidos na Tabela 1328 e representam a drea de producdo Fatores relacionados 4 area interna a edificacdo zona 24 Esses fatores estdo contidos na Tabela 1329 e representam a drea interna onde sao realizados os servicos administrativos comerciais recursos humanos almoxarifado etc f Determinacao das areas de exposicao equivalente relacionadas a estrutura linha de energia e linha de sinal Tabela 1327 Fatores relacionados a zona Z2 area externa gramada PECK RC QUEL Is ST Ta VE Referéncia Tipo de piso Grama Fe 10 Tabela 1315 Protecdo contra choques Nao ae 1 Tabela 135 Risco de incéndio Nao Fr 0 Tabela 1317 Protecdo contra incéndio Nao F 1 Tabela 1316 Blindagem espacial Nao K 1 1 Equacdo 13162 Perigo especial sem perigo F 1 Tabela 1318 D1 devido a tensdo de passo e de toque iF 10 L1 perda de vida humana a D2 devido a danos fisicos Ly Tabela 1314 D3 devido a falha de sistemas internos L Fator de pessoas na zona 2 N x we x sat 00133 P N 8760 393 8760 1 Utilizouse o valor maximo 2 N 8 Tabela 1322 T 5760 Tabela 1322 N 393 Tabela 1322 Determinacdo da area de exposicdo equivalente para a estrutura De acordo com a Equacao 133 temos Seg Le X We 2 x 3 X He x Le W 11 3 x H Seqr 120 100 2 x 3 x 10 x 120 100 17x 3 x 10 28027 m L120m W 100 H 10 Determinacdo da area de exposicdo equivalente atingida por descarga atmosférica estendida a 500 m do perimetro da estrutura De acordo com a Equacao 138 temos Seqpms00 2 x 500 x L W 71X 500 Seanmsoo 2 X 500 x 120 100 1 x 500 1005398 m Nota por ndo ter na pratica quase nenhuma influéncia sobre a estrutura deste Exemplo de aplicacdo 0 valor pode ser desconsiderado para efeito do calculo das dreas de exposicao equivalente da estrutura Determinacdo da area de exposicao equivalente para a linha de energia Krea de exposicao equivalente de descargas atmosféricas que atingem a linha de energia 0 calculo da area de exposicdo equivalente de descargas atmosféricas que atingem diretamente a linha de distribuicdo que alimenta a fabrica pode ser obtido a partir da Equagdo 1310 Tabela 1328 Fatores relacionados a zona Z3 area de maquinas de producdo PECK RC QUEL Is ST Ta VE Referéncia Tipo de piso Concreto if 10 Tabela 1315 Protegdo contra choques descargas Nao ee 1 Tabela 135 atmosféricas na estrutura Protegdo contra choques descargas Nao PM 1 Tabela 1310 atmosféricas na linha Risco de incéndio Alto Fe 10 Tabela 1317 Protegdo contra incéndio Sim F 05 Tabela 1316 Blindagem espacial interna Nao Ko1 1 Equacdo 13162 Energia flacdo interna Nao blindada Ky 1 Tabela 139 Energia DPS coordenados Nao Pood 1 Tabela 137 Telecom fiacdo interna Nao blindada Ky 1 Tabela 139 DPS coordenados Nao Pood 1 Tabela 137 Perigo especial médio panico F 5 Tabela 1318 D1 devido a tensdo de passo e de toque iF 10 L1 perda de vida humana SOOO SS 99SSS00q D2 devido a danos fisicos Ly 2x107 Tabela 1314 D3 devido a falha de sistemas internos L Fatord N 7 T 350 5760 nGree ator de pessoas na zona X P N 8760 393 8760 1 Foi utilizado o valor maximo igual a 1 2 N 350 Tabela 1322 T 5760 Tabela 1322 N 393 Tabela 1322 Seqte 40 X Li 40 X 2560 102400 1024 x 10 m Area de exposicao equivalente de descargas atmosféricas que atingem um ponto préximo a linha de energia 0 calculo da area de exposicdo equivalente de descargas atmosféricas para a Terra que atingem um ponto proximo da linha de distribuigéo que alimenta a fabrica pode ser obtido pela Equacao 1312 Lip 2650 m Seatep 4000 Lj 4000 X 2560 10240000 10240 x 10 m Area de exposicao equivalente de descargas atmosféricas que atingem diretamente a estrutura adjacente a linha de energia elétrica De acordo com a Equacao 133 temos Seqrea hq X Wa 2 X 3 X Hq X La Wy x 3 xH Como nao temos estrutura adjacente veja Figura 138 0 valor de Sarg 0 Determinacdo da area de exposicao equivalente para a linha de sinal Krea de exposicao equivalente de descargas atmosféricas que atingem a linha de sinal 0 calculo da area de exposicao equivalente de descargas atmosféricas que atingem a linha de sinal da fabrica pode ser obtido pela Equacao 1310 Tabela 1329 Fatores relacionados a zona 24 administrativa RH comercial Ee RUC QUEL Is SIT TOC Eg Eta Cie Tipo de piso Ceramica Fe 103 Tabela 1315 Protecdo contra choques descargas atmosféricas na Nao ee 1 Tabela 135 estrutura Protecdo contra choques descargas atmosféricas na Nao PM 1 Tabela 1310 linha Risco de incéndio Baixo Fr 103 Tabela 1317 Protecdo contra incéndio Nao big 1 Tabela 1316 Equacao Blindagem espacial Nao Ky 1 13162 Energia flacdo interna Nao blindada Ky 02 Tabela 139 Energia DPS coordenados Nao Pood 1 Tabela 137 Telecom fiacdo interna Ndo blindada K 1 Tabela 139 DPS coordenados Nao Pood 1 Tabela 137 L1 perda de vida humana Perigo especial baixo panico F 2 Tabela 1318 D1 devido a tensdo de passo e de toque if 10 Tabela 1314 D2 devido a danos fisicos L 2x10 2 D3 devido a falha de sistemas internos L Fator de pessoas na zona N x T 30 x 2760 005019 P N 8760 393 8760 Lj 1540 m Seqls 40 X Li 40 x 1540 61600 m Como a linha de sinal de comunicacao é enterrada 0 valor de S 0 linha sem exposido as descargas atmosféricas Krea de exposicao equivalente de descargas atmosféricas que atingem um ponto proximo a linha de sinal 0 calculo da area de exposicdo equivalente de descargas atmosféricas para a Terra que atingem uma area proxima a linha de sinal da fabrica pode ser obtido pela Equagdo 1312 Seqlsp 4000 X Li 4000 x 1540 6160000 m Como a linha de comunicacao é enterrada 0 valor de 5 0 Area de exposicao equivalente de descargas atmosféricas que atingem uma estrutura adjacente a linha de sinal Seqrsa Lod X Weg 2 X 3 X Had X Loa Wea X 3 Hea Como nao existe estrutura adjacente 0 valor de Seorsq 0 A Tabela 1330 resume os cdlculos anteriormente elaborados g Numero anual de eventos perigosos esperados Localizacdo relativa da estrutura ou edificagdo Determinacdo do numero de eventos perigosos para a estrutura decorrente de uma descarga atmosférica Tomando a alternativa simplificada dada pela Equagdo 132 e selecionando a curva isocerdunica mostrada na Figura 135 que passa pela regido metropolitana de Fortaleza obtemos 0 valor de 30 dias de tempestadeano Nada 30 Dat 010 X Negq 010 X 30 3 descargas atmosféricas perigosas por 1km x ano Logo o nuimero de eventos perigosos para a estrutura devido as descargas atmosféricas pode ser obtido pela Equacao 135 Tabela 1330 Area de exposicao equivalente estrutura linha de energia e de sinal EHC Resultado Simbolo Cea at Ly Equacgao Teele m a 28027 Equacdo 133 Seqr Le X We 2 X 3 x H X Le W 7 X3 X He Estrutura SSsasomssssSS ss SssSuqqJxXxs Serre Equacao 138 Seqpmsoo 2 X 500 X Ly W 1x 500 Seale 102400 Equacdo 1310 Seale 40 x L Linha de energia Sen 10240000 Equacdo 1312 Seglep 4000 x L Sea 0 Equacdo 133 Seqrea bq X Wy 2X 3 X Hy X Lg W 1 3 X Hy Linha de sinal Seals 0 Equacdo 1310 Seqis 40 x L Seqlsp 0 Equação 1312 Seqlsp 4000 Ll Seqrsa 1 0 Equação 133 Seqrsa La Wa 2 3 Ha La Wa π 3 Ha2 1 Como não existe estrutura nas proximidades da fábrica os valores de Seqrea e Seqrsa serão nulos Fle 1 Tabela 1323 Nate Ddat Seqr Fle 106 3 28027 1 106 00841 1km² ano Determinação do número de eventos perigosos para uma estrutura adjacente devido a descargas atmosféricas Pode ser obtida a partir da Equação 136 Fle 1 Tabela 1323 Ftl 020 Tabela 1323 Seqra 0 não há estrutura adjacente Natea Ddat Flea Ftl 106 Como não há estrutura adjacente à fábrica o valor de Natea deve ser desconsiderado Determinação do número de eventos perigosos próximo à estrutura devido a descargas atmosféricas Pode ser obtida pela Equação 137 Natpe Ddat Seqpm500 106 3 1005398 106 30162ano Localização relativa à linha de energia elétrica Avaliação do número médio anual de eventos perigosos decorrentes de descargas atmosféricas que atingem a linha de distribuição de energia elétrica De acordo com a Equação 139 o número de sobretensões de amplitude igual ou superior a 1 kV vale Nsle Ddat Seqle Fil Famb Ftl 106 3 102400 1 05 02 106 00307ano Fil 1 Tabela 1324 Famb 050 Tabela 1324 Ftl 020 Tabela 1324 Avaliação do número médio anual de descargas atmosféricas perigosas que atingem um ponto próximo à linha de distribuição de energia Logo o número de sobretensões de amplitude igual ou superior a 1 kVano de acordo com a Equação 1311 vale Nslep Ddat Seqlep Fil Famb Ftl 106 3 10240000 1 05 02 106 30720ano Número de eventos perigosos que atingem uma estrutura adjacente conectada à extremidade da linha de distribuição de energia De acordo com a Equação 136 temos Natea Ddat Seqra Flea Ftl 106 este valor deve ser desconsiderado pois não existe estrutura adjacente Localização relativa à linha de sinal Avaliação do número médio anual de eventos perigosos decorrentes de descargas atmosféricas na linha de sinal De acordo com a Equação 139 o número de sobretensões de amplitude igual ou superior a 1 kVano vale Nos Deat X Seis X Fi X Famp X Fy 10 3 x 61600 x 05 x 05 X 1x 10 como a linha de sinal é subterranea nao sujeita a descargas atmosfericas podemos considerar N nulo ou seja N 0 F 050 Tabela 1325 F mp 050 Tabela 1325 F 1 Tabela 1325 Avaliacdo do numero médio anual de descargas atmosféricas perigosas que atingem um ponto proximo a linha de sinal Logo o nimero de sobretensdes de amplitude igual ou superior a 1 kV de acordo com a Equacao 1311 vale Nip Deat X Seqip X Fit X Fomp X Fu 10 3 X 6160000 x 050 x 050 x 1 x 10 como a linha de sinal é subterranea nao sujeita a descargas atmosféricas podemos considerar Np nulo ou seja Np 0 Numero de eventos perigosos que atingem uma estrutura adjacente a linha de sinal De acordo com a Equacao 136 temos Noteas Dat X Searsa X Fie X Fy X 10 esse valor deve ser desconsiderado pois nao existe estrutura adjacente A Tabela 1331 sintetiza os resultados dos cdlculos realizados anteriormente para a estrutura linha de energia e de sinal h Avaliagao dos riscos a que ficam submetidas as estruturas diante dos eventos decorrentes de descargas atmosféricas Avaliaremos 0 risco R definido no enunciado do projeto Riscos relativos a zona Z1 Dano D1 ferimentos a seres vivos devido a choque elétrico Calculo de R Equagao 1334 Tabela 1331 Numero anual de eventos perigosos esperados TELUS Resultado Nore 00841 Equacao 135 Nate Deiat X Seqr X Fie X 10 Estrutura Notea 0 Equacao 136 Natea Daat Seqra X Flea X Fy X 10 Notpe 31620 Equacao 137 Natpe Dect X Seqpmsoo 10 Noe 00307 Equacao 139 Ng Deiat X Seqle X Fir X Fam X Fy X 10 Linha de energia Nep 30720 Equacdo 1311 Notep Daat Seaip X Fir X Fame X Fy X 10 Notea 0 Equacao 136 Natea Daat X Sega X Fiea X Fy X 10 Nos 0 Equacao 139 Nols Dect X Seqi X Fi Fam X Fy X 10 Linha telecom Neip 0 Equacao 1311 Naigp Deat X Seqp X Fiea X Fy X 10 Noteas 0 Equacao 136 Notea Dict X Sega Fiea Fy X 10 R Note X Pa X ba Note 00841ano Tabela 1331 PiPiqX Pp1X11 Pta 1 Tabela 1326 Pb 1 Tabela 1323 De acordo com a Equação 1321 temse Logo Ra vale Ra Nate Pa La 00841 1 0084 106 00071 106 Obs os valores de Ra bem como os demais valores que constarão da Tabela 1332 serão divididos pela constante 105 para melhor visualização desses valores Durante a análise de risco os valores da Tabela 1332 serão multiplicados pela mesma constante Riscos relativos à zona Z2 Dano D1 ferimentos a seres vivos devido a choque elétrico Cálculo de Ra Equação 1334 Ra Nate Pa La Nate 00841ano Tabela 1331 Pa Pta Pb 1 1 1 Pta 1 Tabela 1327 Pb 1 Tabela 1323 De acordo com a Equação 1321 temos Logo Ra vale Riscos relativos à zona Z3 Dano D1 ferimentos a seres vivos devido a choque elétrico Cálculo de Ra Equação 1334 Ra Nate Pa La Nate 00841ano Tabela 1331 Pa Pta Pb 1 1 1 Pta 1 Tabela 1328 Pb 1 Tabela 1323 De acordo com a Equação 1321 temse Logo Ra vale Cálculo de Ra Equação 1338 Ru Rule Ruls Para a linha de energia Rule vale Rule Nsle Natea Pu Lu Nsle 00307 Tabela 1331 Natea 0 De acordo com a Equação 1317 temos Pu Ptu Peb Pld Plba 1 1 1 1 1 Ptu 1 Tabela 1328 Peb 1 Tabela 1323 Pld 1 Tabela 1324 Fiba 1 Tabela 1324 De acordo com a Equação 1321 temos Logo Rule vale Rule Nsle Natea Pu Lu 00307 0 1 05856 104 01807 105 Para a linha de sinal Ruls vale Ruls Nsls Natea Pu Lu Nsls 0 Natea 0 Logo Ruls 0 Assim o valor de Ru vale Ru Rule Ruls 01807 0 01807 Dano D2 danos físicos Cálculo de Rb Equação 1335 Rb Nate Pb Lb Nate 00841ano Tabela 1331 Pb 1 Tabela 1323 De acordo com a Equação 1330 temos Logo Rb vale Cálculo de Rv Equação 1339 Rv Rvle Rvls Para a linha elétrica Rvle vale Rvle Nsle Natea Pv Lv Nsle 00307 Tabela 1331 Natea 0 Tabela 1331 De acordo com a Equação 1318 temse Pv Peb Plb Piba 1 1 1 Peb 1 Tabela 1323 Pld 1 Tabela 1324 Fiba 1 Tabela 1324 De acordo com a Equação 1322 temos Logo Rvle vale Para a linha de sinal Rvls vale Rvls Nsls Natea Pv Lv Nsls 0 Tabela 1331 Natea 0 Logo Rvls 0 Dessa forma o valor de Rv vale Rv Rvle Rvls 00897 0 00897 Riscos relativos à zona Z4 Dano D1 ferimentos a seres vivos devido a choque elétrico Cálculo de Ra Equação 1334 Ra Nate Pa La Nate 00841ano Tabela 1331 Pta 1 Tabela 1329 Pb 1 Tabela 1323 De acordo com a Equação 1321 temse Logo Ra vale Cálculo de Ru Equação 1338 Ru Rule Ruls Para a linha de energia Rule vale Rule Nsle Natea Pu Lu Nsle 00307 Tabela 1331 Natea 0 Tabela 1331 De acordo com a Equação 1317 temos Pu Ptu Peb Pld Fiba 1 1 1 1 1 Ptu 1 Tabela 1329 Peb 1 Tabela 1323 Pld 1 Tabela 1324 Fiba 1 Tabela 1324 De acordo com a Equação 1321 temos Logo Rule vale Para a linha de sinal Ruls vale Ruls Nsls Natea Pu Lu Nsls 0 Tabela 1331 Natea 0 Tabela 1331 Ruls Nsls Natea Pu Lu 0 0 Pu Lu 0 Logo Ru vale Ru Rule Ruls 000154 00 000154 Dano D2 danos físicos Cálculo de Rb Equação 1335 Rb Nate Pb Lb Nate 00841ano Tabela 1331 Pb 1 Tabela 1323 De acordo com a Equação 1322 Logo Rb vale Cálculo de Rv Equação 1339 Rv Rvle Rvls Para a linha elétrica Rvle vale Rvle Nsle Natea Pv Lv Nsle 00307 Tabela 1331 Natea 0 Tabela 1331 Rvle Rvle Rvls 00307 0 00307 De acordo com a Equação 1318 temse Pv Peb Plb Fiba 1 1 1 1 Peb 1 Tabela 1323 Pld 1 Tabela 1324 Fiba 1 Tabela 1324 De acordo com a Equação 1322 temos Logo Rvle vale Para a linha de sinal Rvls vale De acordo com a Equação 1339 temse Rvls Nsls Natea Pv Lv De acordo com a Equação 1318 temse P Poy X Pry X Pig 1 x04x 1 04 Po 1 Tabela 1323 Pi4 04 Tabela 1325 Fig 1 Tabela 1325 De acordo com a Equagao 1322 temos N T a 2 5 L F F x F x Ly x x 110 x 2x 2x10 x 005019 020076 x 10 N 8760 F 1 Tabela 1329 P 10 Tabela 1329 F2 Tabela 1329 L 2x107 Tabela 1329 N T zy Z 9 05019 Tabela 1329 N 8760 Logo R vale Rie Nas Noatea PL 0030740 x04x020076 000247 x 10 000247 x 10 Ry 702 000247 Logo R vale R Rye Ry 000616 000247 001008 De acordo com a Tabela 1332 0 valor de R 2524825 x 10 Como o valor toleravel é R 10 temos RR portanto hd necessidade de se projetar um sistema de protecdo contra descargas atmosféricas para edificacao Tabela 1332 Riscos do tipo R para estruturas nao protegidas valores x 10 Zonas PETE ee eel Simbolo Estrutura 4 2 B ZA ae 000071 001130 049270 000049 050520 D1 ferimentos Ru RupRut pe 000179 000179 000358 D2 danos fisicos RvRvp Rvt Pe fe 008970 001008 009977 Total de R 000071 001130 2520419 003205 2524825 a b c 135 Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas SPDA São projetados com a finalidade de interceptar as descargas atmosféricas que atingem diretamente a parte superior da estrutura ou suas laterais permitindo que a corrente elétrica decorrente flua para a terra sem ocasionar transitórios perigosos à vida e ao patrimônio centelhamento e efeitos térmicos e mecânicos danosos à estrutura Os SPDA podem ser projetados e construídos utilizando materiais condutores naturais isto é partes integrantes da estrutura que não podem ser alteradas como armaduras de pilares e fundação ou materiais condutores não naturais isto é aqueles que não integram a estrutura como cabos de cobre alumínio aço aço cobreado etc e que foram ali instalados com a finalidade única de proteger a estrutura contra descargas atmosféricas Os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas de forma geral são constituídos de três subsistemas bem definidos porém intimamente interligados Subsistemas de captação São os elementos condutores normalmente expostos localizados na parte mais elevada da edificação e responsáveis pelo contato direto com as descargas atmosféricas Os captores podem ser classificados segundo sua natureza construtiva Captores naturais São constituídos de elementos condutores expostos normalmente partes integrantes da edificação que se quer proteger As coberturas metálicas das estruturas mastros ou quaisquer elementos condutores integrados à edificação expostos acima das coberturas como tubos e tanques metálicos etc são exemplos de captores naturais Captores não naturais São constituídos de elementos condutores expostos normalmente instalados sobre a cobertura e a lateral das edificações cuja finalidade é estabelecer o contato direto com as descargas atmosféricas São exemplos de captores não naturais os condutores de cobre nus expostos em forma de malha e os captores de haste Subsistemas de descida São elementos condutores expostos ou não que permitem a continuidade elétrica entre os captores e o subsistema de aterramento Os subsistemas de descida podem ser classificados segundo sua natureza construtiva Subsistemas de descida naturais São elementos condutores normalmente partes integrantes da edificação que por sua natureza condutiva permitem escoar para o subsistema de aterramento as correntes elétricas resultantes das descargas atmosféricas São exemplos de subsistemas de descida naturais os postes metálicos as torres metálicas de comunicação rádio e TV as armaduras de aço interligadas dos pilares das estruturas devidamente in terligadas para permitir a equipotencialização além de outros meios compatíveis Subsistemas de descida não naturais São constituídos de elementos condutores expostos ou não dedicados exclusivamente à condução ao subsistema de aterramento da edificação das correntes elétricas dos raios que atingem os captores São exemplos de subsistemas de descida não naturais os condutores de cobre nus instalados sobre as laterais das edificações ou nelas embutidos barras de ferro de construção ou similar instaladas no interior dos pilares das edificações para uso exclusivo do sistema de proteção contra descargas atmosféricas etc Subsistemas de aterramento São constituídos de elementos condutores enterrados ou embutidos nas fundações das edificações e responsáveis pela dispersão das correntes elétricas no solo Os subsistemas de aterramento podem ser classificados segundo sua natureza construtiva Subsistemas de aterramento naturais Sao constituidos de elementos metalicos embutidos nas fundagdes das edificagdes e parte integrante destas Sao exemplos de subsistemas de aterramento naturais a armacao das fundacdes de concreto armado das edificagdes a armacao das bases de torre de aerogeradores as estruturas de concreto armado enterradas e outros meios equivalentes e Subsistemas de aterramento nao naturais Sao constituidos de elementos condutores enterrados horizontal ou verticalmente que dispersam as correntes elétricas no solo Sao exemplos de subsistemas de aterramento nao naturais os condutores de cobre nus diretamente enterrados em torno da edificacgaéo e hastes de terra com cobertura eletrolitica de cobre enterradas verticalmente interligadas aos condutores horizontais e verticais Os materiais empregados nos sistemas de protecao contra descargas atmosféricas sao i cobre macio ou encordoado e utilizados como cobertura ii ago galvanizado a quente macigo ou encordoado 111 ago inoxidavel macigo ou encordoado iv aco cobreado macio ou encordoado e v aluminio macio ou encordoado Esses materiais normalmente podem ser instalados nos meios ambientes a seguir considerados devendose no entanto observar suas limitacdes devido principalmente a sua corrosdo e a sua destruicao por meio galvanico e Ao ar livre todos com exceao do aluminio em areas de elevada dispersao de névoa salina e Embutidos na terra todos com excecao do aluminio e Embutidos no concreto simples ou reboco todos com excegao do aluminio e Embutidos no concreto armado todos com excecao do aluminio e do cobre Os projetos de um sistema externo de protecao contra descargas atmosféricas podem ser definidos de forma geral por dois diferentes tipos de construga4o ou seja Estruturas protegidas por elementos naturais Podem ser assim denominadas as estruturas que utilizam como proteao contra descargas atmosféricas quaisquer elementos condutores integrantes das mesmas para capturar os raios e conduzir as correntes de descarga atmosféricas até o subsistema de aterramento para sua dissipagao na terra 13511 Subsistema de captores naturais O subsistema de captores naturais constituido por elementos condutores expostos que podem ser atingidos diretamente por descargas atmosfeéricas e Coberturas metalicas de edificagées e Mastros ou outros elementos metalicos cuja extremidade se sobressai 4 cobertura Calhas metalicas instaladas na periferia das edificagées Estruturas metalicas de suporte de fachadas envidragadas construidas acima de 60 m do solo e Tubulagdes metalicas e tanques contendo misturas explosivas ou combustiveis construidos de material com espessura nao inferior aos valores indicados na Tabela 1333 desde que todas as suas partes constituidas sejam equipotencializadas Deve haver continuidade elétrica entre os diversos componentes dos captores Nao devem ser considerados protegidos os elementos nao metalicos e os elementos metalicos salientes a superficie protegida pelos captores e Os diametros e as segdes dos condutores metalicos mais utilizados em um SPDA devem ter as dimensdes indicadas na Tabela 1333 Podem ser utilizadas chapas metdlicas como sistema captor 0 que é muito comum em galpées industriais Chapas de aluminio s4o as mais utilizadas para cobertura desse tipo de edificagéo A Tabela 1334 estabelece o material e a correspondente espessura da chapa para servico de captagao de descargas atmos feéricas Tabela 1333Seao0 minima dos condutores de captaao hastes captoras e condutores de descida reproducao parcial da NBR 5419 32015 NTT Material EEL secao QELS Cli Aco galvanizado a quente Fita macica 50 Espessura minima de 25 mm Arredondado macigo 50 Diametro de 8 mm Encordoado 50 Diametro de cada fio da cordoalha 17 mm Fita macica 35 Espessura de 175 mm Cobre a Encordoado 35 Diametro de cada fio da cordoalha 25 mm Fita macica 70 Espessura de 3 mm Aluminio Arredondado macico 70 Didmetro de 95 mm Encordoado 70 Diametro de cada fio da cordoalha 35 mm Fita macica 50 Espessura de 2mm Ago inox Arredondado macigo 50 Diametro de 8mm Encordoado 70 Didmetro de cada fio da cordoalha 17 mm Arredondado macigo 50 Diametro de 8mm Aco cobreado IACS 30 mj Encordoado 50 Diametro de cada fio da cordoalha 3 mm Tabela 1334Espessuras minimas das chapas metalicas ou tubulaées metalicas dos subsistemas de captacdo classes do SPDA de Ia IV reproducao parcial da NBR 541932015 Espessura mm Material F1 F2 Aco inoxidavel galvanizado a quente 4 05 Cobre 5 05 Aluminio 7 065 1 0 valor de F previne perfuracdo pontos quentes ou ignicao 2 0 valor de F somente para chapas metalicas se ndo for importante prevenir a perfuracdo pontos quentes ou problemas com ignicao 13512 Subsistema de descida natural O subsistema de descida natural é constituido de elementos metalicos eletricamente continuos que interligam o subsistema de captores a malha de aterramento na base da edificagao Constituemse ainda condutores de descida naturais as estruturas metalicas tais como postes torres e similares bem como as armaduras de aco dos pilares de concreto da edificagdo que tém continuidade até a armadura da base O subsistema de descida natural deve obedecer as seguintes prescri6es Os pilares metalicos das estruturas de concreto podem ser empregados como condutores de descida desde que apresentem continuidade elétrica As instalagdes metalicas das estruturas com comprovada continuidade elétrica podem ser utilizadas como condutores de descida naturais respeitandose as segdes minimas dos condutores de descida definidas na Tabela 1333 As armações de aço interligadas das estruturas de concreto armado dos pilares das edificações podem ser utilizadas como condutores de descida desde que pelo menos 50 dos cruzamentos das barras verticais com as horizontais sejam firmemente amarradas com arame torcido e as barras verticais sejam soldadas ou sobrepostas por no mínimo 20 vezes seu diâmetro e firmemente amarradas com arame torcido devendo haver continuidade elétrica comprovada Neste caso não há necessidade da utilização de anéis condutores intermediários As tubulações contendo misturas inflamáveis ou explosivas podem ser utilizadas como condutores de descida naturais desde que as gaxetas de acoplamento dos flanges sejam metálicas apropriadamente conectadas se comprove a continuidade elétrica da mesma e as posturas locais permitam seu uso como tal Podem ser embutidos em cada pilar da estrutura da edificação condutores de descida específicos cabo de aço galvanizado barra chata ou redonda de aço instalados paralelamente às barras redondas estruturais dos pilares com continuidade elétrica assegurada por solda ou por conexão mecânica do tipo aparafusado ou à compressão O condutor de descida deve fazer contato direto com a armadura da base de concreto através de uma conexão que assegure a continuidade do sistema de descarga atmosférica Podese utilizar também a armação de aço embutida em concreto armado préfabricado desde que se assegure a continuidade da conexão e a resistência elétrica medida no valor inferior a 1Ω Não pode ser utilizada como condutor de descida armação de aço de concreto protendido a não ser que sejam atendidas algumas condições normativas e haja concordância do construtor Podem ser utilizadas chapas de alumínio algumas vezes empregadas na cobertura das laterais de galpões industriais desde que sua espessura atenda a Tabela 1334 13513 Subsistema de aterramento natural É constituído de elementos metálicos instalados vertical ou horizontalmente e responsáveis pela dispersão da corrente elétrica de descarga atmosférica no solo Podem ser utilizadas como eletrodos de aterramento naturais as armações de aço das fundações O dimensionamento e a instalação dos eletrodos constituídos pelas armaduras de aço embutidas nas fundações das estruturas devem atender às seguintes prescrições As armações de aço embutidas nas fundações das estruturas de concreto armado podem ser utilizadas como eletrodo de aterramento desde que sejam amarradas com arame torcido em cerca de 50 de seus cruzamentos ou simplesmente soldadas e se assegure a continuidade elétrica As barras horizontais das armações de aço das fundações utilizadas como condutor de aterramento devem ser soldadas ou sobrepostas por no mínimo 20 vezes seu diâmetro e firmemente amarradas com arame torcido e apresentem comprovada continuidade elétrica Estruturas metálicas subterrâneas contidas na área da edificação podem ser utilizadas como condutor de aterramento desde que apresentem continuidade elétrica As armaduras de aço das fundações devem ser interligadas com as armaduras de aço dos pilares da estrutura utilizadas como condutores de descida naturais devendose assegurar continuidade elétrica entre as referidas armaduras A camada de concreto que envolve os eletrodos anteriormente referidos deve ter no mínimo 5 cm de espessura 1352 Estruturas protegidas por elementos não naturais Podem ser assim denominadas as estruturas que utilizam como proteção contra descargas atmosféricas elementos condutores específicos na função de captação dos raios descida das correntes de descarga e aterramento para a dissipação dessas correntes Os materiais utilizados nas estruturas protegidas por elementos não naturais devem satisfazer às seguintes condições Suportar os efeitos térmicos e eletrodinâmicos resultantes das correntes de descarga atmosféricas Devem ser condutores de cobre alumínio aço cobreado IACS 30 aço galvanizado a quente e aço inoxidável 13521 Subsistema de captação não natural O subsistema de captação não natural é constituído dos seguintes elementos metálicos Captores de haste