Analise Spda

Universidade Federal do Ceará Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Relatório de Projeto Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas Alunos Francisco Kaciano Moreira Costa Matrícula 520297 Igor Hammom Rodrigues Da Costa Matrícula 508980 João Mateus Franklin Pontes da Costa Matrícula 508424 Nathália Drusilla Macêdo Costa Matrícula 380500 Rogério Araújo de Oliveira Neto Matrícula 511286 Thiago de Oliveira Rodrigues Matrícula 475662 Fortaleza CE Julho 2024 SUMÁRIO 1 INFORMAÇÕES DO CLIENTE2 2 OBJETIVOS 3 3 NORMAS E PROCEDIMENTO4 4 DOCUMENTOS E ARQUIVOS ANEXADOS5 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 6 6 PROJETO DO SISTEMA7 61 Análise de riscos 7 62 Resultados 11 7 SOLUÇÃO PROPOSTA14 71 Subsistema de captação14 72 Subsistema de descida14 73 Subsistema de aterramento15 8 CONSIDERAÇÕES16 1 1 INFORMAÇÕES DO CLIENTE Este memorial descritivo tem como objetivo detalhar o projeto e a execução do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas SPDA para a edificação apresentada na tabela 11 Tabela 11 Dados do cliente para o projeto DADOS DO CLIENTE Empresa Edifício Residencial Harmonia Endereço Rua carlos Vasconcelos 390 Cidade Fortaleza UF Ce Bairro Meireles CEP 60115170 Fonte Autores 2 2 OBJETIVOS Este documento descreve os principais aspectos do desenvolvimento do projeto do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas SPDA para as instalações do Edifício Harmonia localizado na Rua carlos Vasconcelos 390 Meireles Fortaleza Ceará CEP 60115170 As especificações presentes neste memorial e nas pranchas de desenho anexas têm o objetivo de atender aos requisitos técnicos mínimos para a instalação do SPDA conforme as normas vigentes no Brasil principalmente as destacadas no capítulo 03 deste memorial 3 3 NORMAS E PROCEDIMENTO Os fundamentos deste memorial estão nas referências técnicas de três normas que são NBR 54192015 Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas NBR 54102004 Instalações elétricas prediais de baixa tensão NR 10 Segurança em instalações e serviços em eletricidade 4 4 DOCUMENTOS E ARQUIVOS ANEXADOS O projeto do sistema de proteção contra descargas atmosféricas é constituído por este memorial juntamente com as plantas elaboradas e os memoriais de cálculos listados na tabela abaixo Tabela 41 Documentos que compõem o projeto de PDA PLANTA REFERÊNCIA ARQUIVO FOLHA 1 Planta de Captação Ao final deste documento A4 2 Planta de Aterramento Ao final deste documento A4 Memorial de Cálculos PlanilhaRiskCalcv12 ANEXO A Fonte Autores Versões eletrônicas destas das plantas desenvolvidas em formato pdf foram anexadas ao final deste relatório A versão eletrônica da planilha desenvolvida foi enviada via email ao contratante 5 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas SPDA é definido como um sistema completo que tem a capacidade de proteger uma estrutura contra os efeitos oriundos das descargas atmosféricas As descargas atmosféricas são fenômenos naturais que ocorrem quando há uma descarga elétrica entre a atmosfera e a superfície terrestre Elas são caracterizadas por impulsos elétricos de alta intensidade e se manifestam geralmente na forma de raios durante tempestades resultando da ruptura da isolação do ar devido à diferença de potencial elétrico entre duas regiões com cargas opostas Dada a enorme quantidade de energia envolvida nesse processo e a impossibilidade de prever sua ocorrência o SPDA tornase essencial para a proteção patrimonial e da vida humana De acordo com as normas brasileiras a instalação de um SPDA é obrigatória exceto quando sua ausência for devidamente justificada 6 6 PROJETO DO SISTEMA 61 Análise de riscos Primeiramente para realizar o projeto de um PDA precisamos levar em consideração a análise de risco do edifício analisando se existe ou não a sua necessidade e se existe com a classe necessária para garantir uma segurança satisfatória na estrutura Esta avaliação foi feita de acordo com a NBR 54192015 2 Gerenciamento de risco A nossa estrutura possui características que precisam ser levadas em consideração na hora de fazer o gerenciamento de risco com isso na tabela 61 temos as principais informações a respeito da estrutura do edifício e seus arredores Tabela 61 Características globais e ambientais da estrutura Parâmetros de entrada Comentário Símbolo Valor Unidade Densidade de descargas atmosféricas Fortaleza CE NG 05 descargas km²ano Dimensões da estrutura Largura W 2518 m Comprimento L 1245 m Altura H 7844 m Altura de saliência elevada se existir HP 000 m Fator localização da estrutura Cercada por objetos da mesma altura ou mais baixos CD 050 SPDA existente na estrutura Protegida por SPDA Classe IV PB 020 Ligação equipotencial para descargas atmosféricas Sem DPS PEB 100 Blindagem espacial externa Não blindagem inexistente KS1 100000 Fonte Autores Com os dados da estrutura e um SPDA de classe IV podemos agora analisar as linhas de energia e sinal que podem ser vistas na tabela 62 e 63 respectivamente Tabela 62 Características da linha de energia Parâmetros de entrada Comentário Símbolo Valor Unidade Seção da linha Comprimento LL 100000 m Fator de instalação Aéreo CI 100 Fator tipo de linha Linha de energia em BT CT 100 Fator ambiental Urbano com edifícios mais altos que 20 metros CE 001 Blindagem da linha Sem blindagem ou com blindagem não interligada ao mesmo barramento de equipotencialização do equipamento RS Blindagem aterramento e isolamento Tipo de linha externa Linha aérea não blindada CLD 1 7 Conexão na entrada Indefinida CLI 1 Dimensões da estrutura adjacente Largura WJ 000 m Comprimento LJ 000 m Altura HJ 000 m Altura de saliência elevada se existir HPJ 000 m Fator localização da estrutura adjacente Não há estrutura CDJ 0 Tensão suportável dos sistemas internos UW 25 kV Parâmetros resultantes KS4 040 PLD 100 PLI 030 Fonte Autores Tabela 63 Características da linha de sinal Parâmetros de entrada Comentário Símbolo Valor Unidade Seção da linha Comprimento LL 100000 m Fator de instalação Aéreo CI 100 Fator tipo de linha Linha de sinal CT 100 Fator ambiental Urbano com edifícios mais altos que 20 metros CE 001 Blindagem da linha Sem blindagem ou com blindagem não interligada ao mesmo barramento de equipotencialização do equipamento RS Blindagem aterramento e isolamento Tipo de linha externa Linha aérea não blindada CLD 1 Conexão na entrada Indefinida CLI 1 Dimensões da estrutura adjacente Largura WJ 000 m Comprimento LJ 000 m Altura HJ 000 m Altura de saliência elevada se existir HPJ 000 m Fator localização da estrutura adjacente Não há estrutura CDJ 0 Tensão suportável dos sistemas internos UW 15 kV Parâmetros resultantes KS4 067 PLD 100 PLI 050 Fonte Autores Para realizar o projeto do SPDA foram definidas 3 zonas de estudos no condomínio sendo elas Z1 Entrada 8 Z2 Jardim Externo Z3 Prédio Além disso foram consideradas 138 pessoas no prédio visto que são 5 quartos por andar sendo um deles de casal totalizando 6 pessoas por andar incluindo o quarto de serviço como são 23 andares temos um total de 138 pessoas Na entrada adotamos 3 pessoas o porteiro e outras possíveis que estão entrando ou saindo do condomínio E por fim no jardim externo foram adotadas 10 pessoas em função dos funcionários da manutenção Dito isso nas tabelas 64 65 e 66 temos as análises de risco levando em consideração as características de cada zona e assim conseguindo estimar os fatores de proteção Tabela 64 Fatores válidos para Z1 Entrada Parâmetros de entrada Comentário Símbolo Valor Referência Superfície do piso Concreto rt 0010 Tabela C3 Proteção contra choque descarga atmosférica na estrutura Sem medidas adicionais de proteção PTA 1 Tabela B1 Proteção contra choque descarga atmosférica na linha Não se aplica PTU 0 Tabela B6 Risco de explosão Nenhum rf 0 Tabela C5 Risco de incêndio Nenhum Proteção contra incêndio Hidrantes rp 050 Tabela C4 Blindagem espacial interna Não blindagem inexistente KS2 100000 Equação B6 Energia Fiação interna Não se aplica KS3 100 Tabela B5 DPS coordenados Não se aplica PSPD 100 Tabela B3 Sinal Fiação interna Não se aplica KS3 100 Tabela B5 DPS coordenados Não se aplica PSPD 100 Tabela B3 L1 perda de vida humana Perigo especial Sem perigo especial hz 1 Tabela C2 D1 devido à tensão de toque e passo Todos os tipos LT 001 Tabela C2 D2 devido a danos físicos Não se aplica LF 000 D3 devido à falha de sistemas internos Não se aplica LO 000 Fator para pessoas na zona Equação 002 Fonte Autores 9 Tabela 65 Fatores válidos para Z2 Jardim Externo Parâmetros de entrada Comentário Símbolo Valor Referência Superfície do piso Agricultura rt 0010 Tabela C3 Proteção contra choque descarga atmosférica na estrutura Sem medidas adicionais de proteção PTA 1 Tabela B1 Proteção contra choque descarga atmosférica na linha Não se aplica PTU 0 Tabela B6 Risco de explosão Nenhum rf 0001 Tabela C5 Risco de incêndio Baixo Proteção contra incêndio Extintores rp 050 Tabela C4 Blindagem espacial interna Não blindagem inexistente KS2 100000 Equação B6 Energia Fiação interna Cabo não blindado preocupação no roteamento no sentido de evitar grandes laços KS3 020 Tabela B5 DPS coordenados Nenhum sistema de DPS coordenado PSPD 100 Tabela B3 Sinal Fiação interna Cabo não blindado sem preocupação no roteamento no sentido de evitar laços KS3 100 Tabela B5 DPS coordenados Não se aplica PSPD 100 Tabela B3 L1 perda de vida humana Perigo especial Baixo nível de pânico hz 2 Tabela C2 D1 devido à tensão de toque e passo Todos os tipos LT 001 Tabela C2 D2 devido a danos físicos Edifício cívico LF 010 D3 devido à falha de sistemas internos Não se aplica LO 000 Fator para pessoas na zona Equação 007 Fonte Autores Tabela 66 Fatores válidos para Z3 Prédio Parâmetros de entrada Comentário Símbolo Valor Referência Superfície do piso Cerâmica rt 000100 Tabela C3 Proteção contra choque descarga atmosférica na estrutura Avisos de alerta PTA 01 Tabela B1 Proteção contra choque descarga atmosférica na linha Não se aplica PTU 0 Tabela B6 Risco de explosão Zona 22 rf 0001 Tabela C5 10 Risco de incêndio Baixo Proteção contra incêndio Extintores rp 050 Tabela C4 Blindagem espacial interna Não blindagem inexistente KS2 100000 Equação B6 Energia Fiação interna Cabo não blindado preocupação no roteamento no sentido de evitar grandes laços KS3 020 Tabela B5 DPS coordenados Nenhum sistema de DPS coordenado PSPD 100 Tabela B3 Sinal Fiação interna Cabo não blindado sem preocupação no roteamento no sentido de evitar laços KS3 100 Tabela B5 DPS coordenados Nenhum sistema de DPS coordenado PSPD 100 Tabela B3 L1 perda de vida humana Perigo especial Nível médio de pânico hz 5 Tabela C2 D1 devido à tensão de toque e passo Todos os tipos LT 001 Tabela C2 D2 devido a danos físicos Edifício cívico LF 010 D3 devido à falha de sistemas internos Não se aplica LO 000 Fator para pessoas na zona Equação 091 L2 perda inaceitável de serviço ao público D2 devido a danos físicos Fornecimento de energia LF 010 Tabela C8 D3 devido à falha de sistemas internos Fornecimento de energia LO 001 Tabela C8 L3 perda de patrimônio cultural D2 devido a danos físicos Não se aplica LF 000 Tabela C9 Fonte Autores Com isso estamos aptos para avaliar se o SPDA de classe IV satisfaz as normas de segurança e se podemos utilizálo como forma de proteção do edifício avaliado 62 Resultados Na tabela 67 68 e 69 temos os resultados globais para os riscos Observase na tabela de resultados globais a identificação dos riscos R1 e R4 levando em consideração as condições atuais da edificação analisada Os riscos avaliados nesta tabela são os seguintes R1 Risco de perda de vida humana em uma estrutura R2 Risco de perda de serviço ao público em uma estrutura R3 Risco de perda de patrimônio cultural em uma estrutura R4 Risco de perda de valor econômico em uma estrutura 11 Sendo fundamentada nas seguintes fontes de dano S1 Fonte de dano descargas atmosféricas na estrutura S2 Fonte de dano descargas atmosféricas perto da estrutura S3 Fonte de dano descargas atmosféricas na linha S4 Fonte de dano descargas atmosféricas perto da linha Para as seguintes perdas L1 perda de vida humana incluindo ferimentos permanentes L2 perda de serviço ao público não considerada L3 perda de patrimônio cultural não considerada L4 perda de valores econômicos estrutura conteúdo e perdas de atividades Assim temos as tabelas de resultados globais Tabela 67 Risco R1 para estrutura não protegida valores x 105 Tipo de danos Símbolo Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Estrutura D1 Ferimentos devido a choque elétrico RA 0002 0006 0009 0000 0000 0017 RU 0000 0000 0000 0000 0000 0000 D2 Danos físicos RB 0000 0006 0219 0000 0000 0226 RV 0000 0000 0009 0000 0000 0009 D3 Falhas de sistemas eletroeletrônicos RC 0000 0000 0000 0000 0000 0000 RM 0000 0000 0000 0000 0000 0000 RW 0000 0000 0000 0000 0000 0000 RZ 0000 0000 0000 0000 0000 0000 Total 0002 0013 0237 0000 0000 R1 0252 Tolerável R1RT proteção contra descargas atmosféricas é eficaz RT 1 Fonte Autores Tabela 67 Risco R2 para estrutura não protegida valores x 105 Tipo de danos Símbolo Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Estrutura D2 Danos físicos RB 0000 0000 0000 0000 0000 0000 RV 0000 0000 0000 0000 0000 0000 D3 Falhas de sistemas eletroeletrônicos RC 0000 0000 0000 0000 0000 0000 RM 0000 0000 0000 0000 0000 0000 RW 0000 0000 0000 0000 0000 0000 RZ 0000 0000 0000 0000 0000 0000 Total 0000 0000 0000 0000 0000 R2 0000 Tolerável R2RT proteção contra descargas atmosféricas é eficaz RT 100 Fonte Autores 12 Tabela 68 Risco R3 para estrutura não protegida valores x 105 Tipo de danos Símbolo Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Estrutura D2 Danos físicos RB 0000 0000 0000 0000 0000 0000 RV 0000 0000 0000 0000 0000 0000 Total 0000 0000 0000 0000 0000 R3 0000 Tolerável R2RT proteção contra descargas atmosféricas é eficaz RT 10 Fonte Autores Com isso podemos perceber que o SPDA de classe IV sem DPS é suficiente para proteger o edifício avaliado contra as descargas atmosféricas de acordo com a NBR 541915 Parte 02 13 7 SOLUÇÃO PROPOSTA 71 Subsistema de captação Para a proteção da edificação foram utilizadas barras chatas de alumínio em malhas aplicando o método de Faraday com uma malha de condutores horizontal De acordo com a tabela 2 da NBR 541915 Parte 3 Danos físicos a estruturas e perigos à vida para o nível de proteção quatro a largura do módulo da malha deve ser de no máximo 20 metros formando um anel fechado A malha foi posicionada de maneira a facilitar a instalação e melhorar o desempenho na proteção Ademais utilizamos também a torre de Franklin para proteger elevações no topo da edificação Esse método não pode ser utilizado para todo o condomínio pois o prédio ultrapassa os 60m mínimos definidos pela norma 72 Subsistema de descida Para o sistema de descida concluímos que a solução mais adequada será utilizar os pilares da edificação devido à dificuldade de conduzir os condutores externos até o solo sem atravessar áreas de uso administrativo devido à distribuição arquitetônica interna Projetamos descidas estruturais que utilizam os pilares principais da edificação conectando o topo ao subsolo Isso resultou em 05 conexões estruturais atendendo ao exigido pela norma NBR 541915 Parte 3 Danos físicos a estruturas e perigos à vida conforme a tabela 4 para o nível de proteção IV Com base no perímetro da edificação seriam necessárias 03 descidas No entanto optamos por 05 descidas para garantir uma melhor distribuição do aterramento através dos baldrames da estrutura Após a instalação as descidas devem ser validadas por meio de ensaio de continuidade utilizando um miliohmímetro Um profissional habilitado deve realizar o teste e emitir um relatório juntamente com a Anotação de Responsabilidade Técnica ART Além disso essa abordagem adicional proporciona uma redundância extra aumentando a segurança geral do sistema e assegurando uma proteção mais eficaz contra descargas atmosféricas 14 73 Subsistema de aterramento O SPDA externo de classe IV conforme definido não depende da resistividade do solo A malha de aterramento deve ser implementada de forma a equalizar o potencial de todas as descidas Para acomodar o modelo que se distribui pelo perímetro do edifício optamos por utilizar as vigas baldrame da fundação da edificação As estruturas metálicas como telhas mastros e outros componentes que não fazem parte do SPDA externo devem ser equipotencializadas por meio de conexão direta ou através do barramento de equipotencialização principal BEP Após a instalação a continuidade deve ser verificada utilizando um miliohmímetro Um profissional habilitado deve emitir um relatório de teste e a Anotação de Responsabilidade Técnica ART 15 8 CONSIDERAÇÕES A instalação do sistema de proteção contra descargas atmosféricas SPDA foi projetada para operar em conformidade com os padrões de qualidade e segurança estabelecidos pelas normas técnicas nacionais e internacionais mencionadas neste documento Após a execução da obra a resistência da malha de aterramento deverá ser medida utilizando o método de queda de potencial ou alicate amperímetro e um relatório técnico deverá ser emitido com os valores obtidos durante a medição As estruturas metálicas como telhas metálicas mastros e outros componentes que não fazem parte do SPDA externo devem ser equipotencializadas através de conexão direta ou via barramento de equipotencialização principal BEP Com isso o uso de um SPDA de classe IV mostrou uma solução eficaz que satisfaz as condições previstas na NBR 541915 mostrando uma ótima alternativa para a proteção do prédio 16 DISCIPLINA DATA DE PUBLICAÇÃO 11072024 PLANTA SPDA SISTEMA DE CAPTAÇÃO EQUIPE Francisco Kaciano Moreira 520297 Igor Hammom Rodrigues 508980 João Mateus Franklin Pontes508424 MATERIAIS EQUIPAMENTOS E INST ELÉTRICAS PREDIAIS PROF ERNANDE EUGÊNIO CURSO ENGENHARIA ELÉTRICA FORTALEZA EDIFÍCIO HARMONIA Nathália Drusilla Macêdo 380500 Rogério Araújo de Oliveira 511286 Thiago de Oliveira Rodrigues 475662 LEGENDA SPDA PÁRARAIOS TIPO FRANKLIN REFTEL032 ABRAÇADEIRAGUIA REFORÇADA 2 REFTEL390 BASE 2 REFTEL075 ESTAIAMENTO RÍGIDO CONJUNTO DE 35mm² REFTEL5735 CABO DE COBRE NU 3 m X 2 REFTEL481 MASTRO REFORÇADA 2 REFTEL390 ABRAÇADEIRAGUIA SINALIZADOR NOTURNO DE OBSTÁCULOS REFTEL600 3m x 2 REFTEL453 COM SUPORTE PARA SINALIZADOR REFTEL611 EM MASTRO DE 3m x 2 PARÁRAIOS TIPO FRANKLIN SUPORTEGUIA REFORÇADO GALV A FOGO COM ROLDANA DE POLIPROPILENO H200mm CHAPA ENCOSTO P PARAFUSAR TEL280 VEDAR OS FUROS COM POLIURETANO SIKAFLEX OU SIMILAR TEL5905 CONECTOR MINIGAR BRONZE ESTANHADO P TRAVAMENTO CABO JUNTO PARAF ESTICADOR TEL583 INOX Ø58 TEL802 COM PORCA EM AÇO TENSIONADOR EM LATÃO 50mm² TEL5735 CABO DE COBRE NU Nº8 REFTEL5308 BUCHA DE NYLON PARAFUSO SEXTAVADO AÇO INOX ROSCA SOBERBA ARRUELA LISA EM AÇO INOX Ø14 TEL5303 M6 x 45mm TEL5346 SUPORTEGUIA E TENSIONADOR CABO DE COBRE NA CAPTAÇÃO UTILIZANDO DETALHE DE ESTICAMENTO DE DISCIPLINA DATA DE PUBLICAÇÃO 11072024 PLANTA SPDA MALHA DE ATERRAMENTO EQUIPE Francisco Kaciano Moreira 520297 Igor Hammom Rodrigues 508980 João Mateus Franklin Pontes508424 MATERIAIS EQUIPAMENTOS E INST ELÉTRICAS PREDIAIS PROF ERNANDE EUGÊNIO CURSO ENGENHARIA ELÉTRICA FORTALEZA EDIFÍCIO HARMONIA Nathália Drusilla Macêdo 380500 Rogério Araújo de Oliveira 511286 Thiago de Oliveira Rodrigues 475662 LEGENDA SPDA DETALHE DA VALA PARA A MALHA DE ATERRAMENTO CABO DE COBRE NU 50mm² TEL5750 A LARGURA A PROFUNDIDADE VALA PARA ACOMODAÇÃO DA É 300mm MALHA DE ATERRAMENTO MÍNIMA É 600mm RECOMENDADA DETALHE DE CONEXÃO DO CABO DE COBRE À HASTE DE ATERRAMENTO CABO DE COBRE NU 50mm² CABO DE COBRE NU MALHA DE ATERRAMENTO TEL5750 PROVENIENTE DA TEL5750 PROVENIENTE DA MALHA DE ATERRAMENTO CABO DE COBRE NU 50mm² 254 MICRONS COPPEWELD ALTA CAMADA Ø58 x 240m TEL5814 HASTE DE ATERRAMENTO TIPO CARTUCHO Nº115 TEL999115 SOLDA EXOTÉRMICA ALICATE Z201 TEL998201 MOLDE HCL 58505 TEL905611 PROVENIENTE DA DESCIDA 50mm² TEL5750 MOLDE HCL 58505 TEL905611 ALICATE Z201 TEL998201 SOLDA EXOTÉRMICA CARTUCHO Nº115 TEL999115 300mm 315mm WWWTELCOMBR ATERRAMENTO ATERRAMENTO TERMOTÉCNICA WWWTELCOMBR REFTEL560 CONECTOR DE MEDIÇÃO SOLDA EXOTÉRMICA TIPO HCL 58 50 CABO DE COBRE NU 50mm² REFTEL5750 DETALHE DE INSTALAÇÃO DA CAIXA DE INSPEÇÃO TIPO SOLO COM TAMPA REFORÇADA PARA CONEXÃO DAS MALHAS 50mm² REFTEL5750 CABO DE COBRE NU COM BOCAL INTERIOR QUADRADO ARTICULADO CAIXA DE INSPEÇÃO TIPO SOLO EM PVC COM TAMPA DE FERRO FUNDIDO REFORÇADA E BORDA EXTERIOR REDONDA Ø300mm PARA PASSEIOS E PISOS SUJEITOS ÀS CARGA PESADA REFTEL535