Apostila Instalações Elétricas (1)

APOSTILA DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Prof. Ms Luciano Henrique Duque

Luciano Henrique Duque UNIVERSIDADE DA ELÉTRICA

Instalações Elétricas

CONCEITOS DE GERAÇÃO, DISTRIBUIÇÃO E POTÊNCIAS ELÉTRICAS

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Geração e Distribuição da Energia  A eletricidade se manifesta de diversas formas através de um efeito magnético, térmicos, luminosos e químicos, como por exemplo: o aquecimento de uma resistência para esquentar a chapa de um ferro de passar (energia térmica) a luz de uma lâmpada (energia luminosa) e a rotação de motor (energia mecânica).  Com base nestes exemplos podemos afirmar que a eletricidade não é criada e sim transformada e que a energia elétrica não pode ser destruída.

Geração e Distribuição da Energia Usinas: Hidrelétrica, Termoelétrica, Solar e Eólica.

Transformadores de força.

Torres e cabos.

Transformadores de força.

2

Redes em postes subterrâneas. Transformadores distribuição.

ou de

69 KV G Geração (usinas)

S

Linhas de Transmissão 230 KV

S

S S S

 A energia elétrica utilizada em nossas casas, nas indústrias, etc, chega até nós por meio de uma corrente alternada.  Esta corrente é produzida nas grandes centrais elétricas por geradores. Estes geradores nada mais são do que dispositivos que transformam uma forma qualquer de energia em energia elétrica.  Porque a energia é transmitida em alta tensão? O motivo preponderante desta escolha está relacionado com as perdas de energia, por efeito Joule, que ocorrem nos fios usados para transportar a corrente elétrica a longas distâncias.  Para reduzir as perdas por aquecimento nos fios transportadores, a energia elétrica deve ser transmitida com baixa corrente e alta tensão.  O valor da alta tensão usada em cada caso, depende da potência a ser transmitida e da distância entre a usina e o local de consumo. Assim, são usadas tensões de 100 kV, 250 kV, 480 kV etc. e, atualmente, já são projetadas transmissões com até 1.000 kV

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 Uma rede de distribuição deve fazer a energia chegar até os consumidores de forma mais eficiente possível.  Quanto mais alta a tensão menor a bitola dos condutores para transmitir a mesma potência. Assim, redes de distribuição em geral operam com, no mínimo, duas tensões. As mais altas para os consumidores de maior porte, e as mais baixas para os pequenos  A geração e distribuição de energia elétrica para consumo público é sempre feita em corrente alternada senoidal com uma freqüencia constante de 60 Hz (Brasil).  Além disso, por razões de eficiência, a geração é sempre feita em forma trifásica.  Significa que os condutores não serão dois mas sim três, cujas tensões ou correntes estão igualmente deslocadas entre si em relação ao tempo.  Desde que um período completo equivale a 360°, o deslocamento ou diferença de fases entre cada será de 360/3 = 120°.  É comum designar os condutores pelas letras R, S, T. São genericamente chamados fases.

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Rede de distribuição de energia

N

Rede primária Por Transformador exemplo: 13,8KV Rede secundária 380/220V ou 220/127V

 Transformadores podem ter seus enrolamentos ligados em dois arranjos distintos: triângulo e estrela.  A tensão entre duas fases quaisquer de uma linha trifásica é a mesma, sendo esta a sua referência de tensão (às vezes chamada tensão de linha ou tensão entre fases). 5

 O primário tem seus enrolamentos ligados em triângulo e, assim, cada um recebe a tensão de 13,8 kV (poderia ser também em estrela, mas foi colocado desta forma para visualizar as diferenças).  O condutor neutro é geralmente ligado a um aterramento, ficando, portanto com um potencial nulo em relação à terra.

220  3127  Este arranjo dá uma flexibilidade na ligação aos consumidores. Para a maioria dos consumidores de pequeno porte basta os 127 V de uma fase e o neutro, o que é chamado de ligação monofásica.  Se o consumidor tem um número de cargas maior, pode ser interessante fornecer duas fases e o neutro (ligação bifásica), para um melhor equilíbrio de cargas na rede. Notar que o consumidor bifásico tem, além dos 127 V entre fases e neutro, a tensão de 220 V entre fases. Assim, ele pode optar por usar esta tensão para aparelhos de maior potência (chuveiro, por exemplo), a fim de reduzir o custo da instalação (bitola menor do condutor). BRASÍLIA

380 

3220

Princípio básico de funcionamento do transformador

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 Um transformador é um dispositivo que transforma uma corrente alternada senoidal(Lei de Lenz-Faraday), com uma determinada tensão, numa corrente eléctrica senoidal, com uma tensão eventualmente diferente, sendo esta transformação realizada através da ação de um fluxo magnético

Transformadores de distribuição

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Tensão Monofásica e o Valor RMS

Sistema Trifásico

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Em corrente alternada: Monofásico, Bifásico e Trifásico

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Tensões de alimentação de equipamentos no Brasil

Ligações típicas de cargas na rede secundária trifásica 380V

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Ligações típicas de cargas na rede secundária trifásica 220V

Fornecimento de Energia

Monofásico: Feito a dois condutores: um fase e um neutro, com tensão de 110 V(AC), 127 V(AC) ou 220 V(AC).

Bifásico: Feito a três condutores: duas fases e um neutro, com tensão de 110 ou 127 Va entre fase e neutro e de 220 Va entre fase e fase.

Trifásico: Feito a quatro condutores: três fases e um neutro, com tensão de 110 ou 127 Va entre fase e neutro e de 220 Va entre fase e fase.

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Fornecimento de energia

 Uma vez determinado o tipo de fornecimento, pode-se determinar também o padrão de entrada, que vem a ser, o poste com isolador, a roldana, a bengala, a caixa de medição e a haste de terra, que devem ser instalados de acordo com as especiações técnicas da concessionária para o tipo de fornecimento Com o padrão de entrada pronto e definido, de acordo com as normas técnicas, é dever da concessionária fazer uma inspeção.  Se a instalação estiver correta, a concessionária instala e liga o medidor e o ramal de serviço.

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Componentes tipos da entrada de Energia

Ramal de serviços Circuito terminal Quadro de distribuição

Circuito de distribuição Haste de aterramento

Potências Elétricas em Corrente Alternada Quando a Tensão está em fase com a Corrente, a carga é denominada de Resistiva. O circuito elétrico é Resistivo.

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 Quando a Corrente está adiantada em seu deslocamento da Tensão, a carga é denominada de Capacitiva. Esse adiantamento (defasagem) é de até 90°.

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Potências Elétricas em Corrente Alternada: Monofásico

Exemplo de potências Elétricas

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Instalações Elétricas

CONCEITOS INICIAS

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Cores dos condutores  CORES DOS CONDUTORES: NEUTRO / TERRA / FASE Conforme a norma NBR 5410: 2008 - Instalações Elétricas de Baixa Tensão, as cores azul-clara e verde / amarelo ou simplesmente verde, são exclusivas para essa funções.  O condutor com isolação na cor azul-clara, deve ser utilizado como condutor neutro. O condutor com isolação verde / amarelo ou simplesmente verde, deve ser utilizado como condutor de proteção, também conhecido como fio terra.  O condutor utilizado como fase poderá ser de qualquer cor, exceto as cores citadas acima indicadas acima. Conforme NBR 5410 temos:

Seção dos condutores Neutro e Terra

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Seção dos condutores  Os condutores possuem uma capacidade de condução de corrente de acordo com sua secção transversal.  A tabela abaixo apresenta as característica de cada condutor a respeito da capacidade admissível de corrente.  Isolantes elétricos são aqueles materiais que tem pouco eletrons livres e que resistem ao fluxo dos mesmos.  Alguns materiais desta categoria são: Plástico (resinas), Silicone, Borracha, Vidro (cerâmicas), Óleo, Água pura deionizada.  A resistência desses materiais ao fluxo de cargas é boa, e por isso são usados para encapar fios elétricos de cobre, seja em uma torre de alta tensão ou cabo de uma secadora.

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Distribuição dos circuitos nos eletrodutos: deve ser bem planejada

Tipos de Cabos

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Tipos de cabos: Exemplos

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Seção dos condutores : Tabela de conversão

Ferramentas para o Eletricista  Alicates: São instrumentos utilizados por vários profissionais da área tecnológica como mecânicos de auto, encanadores, mecânica de motos refrigeração.  Pode ser divididos em vários grupos dependendo da funcionalidade da atividade empregada eles podem ser: do tipo universal, tipo corte, tipo bico, tipo bico chato e do tipo desencapador.

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Emenda em condutores  O eletricista depara com um problema: o percurso da instalação em linha é maior que o fio condutor disponível. Que fazer então?  Você deverá executar uma ou mais emendas.  As emendas, podem se transformar mais tarde fontes de mau contato, produzindo aquecimento e, portanto, perigos de incêndio ou de falhas no funcionamento da instalação, se forem mal executadas.  A função de um eletricista é saber fazer, fiscalizar e identificar as possíveis falhas.  Os tipos de emendas conhecidos são:. 22

•

Prolongamento;

•

Derivação;

•

Trançada.

 Prolongamento: 1. Desencape as pontas dos condutores, retirando com um canivete ou estilete a cobertura isolante em PVC. 2. Execute sempre cortando em direção à ponta, como se estivesse apontando um lápis, com o cuidado de não “ferir” o condutor. 3. O procedimento correto pode ser visualizado na Figura 1(a). Obs.: o comprimento de cada ponta deve ser suficiente para aproximadamente umas 05 (seis) voltas em torno da ponta do outro condutor.

Obs.: o comprimento de cada ponta deve ser suficiente para aproximadamente umas 05 (seis) voltas em torno da ponta do outro condutor.  Derivação : Primeiro desencape a parte isolante com um canivete ou com um alicate tendo o cuidado de não ferir o condutor, em seguida uma as partes desencapadas e dobre-as entre si com o alicate universal apoiado por um alicate de bico.

 Emenda trançada 23

Cálculo da Seção dos condutores pela que de tensão e capacidade de condução

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Exemplo de escolha de condutores

Simbologia elétrica básica dos condutores  Fase : Este condutor é responsável pela condução de elétrons em sua periferia e tem a utilidade de alimentar os consumidores elétricos por exemplo: lâmpadas, motores, maquinas e eletrodomésticos em geral.

 Retorno. Tem a mesma função do condutor fase com diferença de ser interrompido por um interruptor ou um disjuntor e só conduz se o dispositivo estiver em sua posição fechada ao contrario não conduz.

 Neutro Condutor que possui ima carga neutra ou nula e tem a utilidade de referencial no circuito com a ausência deste condutor a carga não tem funciona.

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 O condutor de terra é posto no circuito para proteger contra fuga de corrente provocada por uma possível falha na isolação dos consumidores ou mesmo na instalação elétrica. Este mesmo condutor é utilizado para aterrar o neutro na entrada com o medidor de energia.

Simbologia elétrica básica do disjuntor

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Instalações Elétricas COMPENSAÇÃO DA ENERGIA REATIVA FATOR DE POTÊNCIA CARGAS LINEARES E NÃO-LINEARES

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Introdução



Triângulo de potências



S (VA) Q (VAr) 𝚽� P (W)

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Carga puramente indutiva

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Cargas lineares  Carga linear: uma carga é linear quando a corrente do circuito que alimenta não possui outras componentes (harmônicas) de frequências além de 60 Hz.  Nesse caso, pode-se considerar a potência aparente como o resultado da composição de um modelo vetorial das potências ativa e reativa.

Cargas não-lineares  Carga não-linear: uma carga é não-linear quando a corrente do circuito que alimenta possui outras componentes (harmônicas) de frequências além de 60 Hz.  Nesse caso, a corrente eficaz do circuito torna-se diferente da corrente de 60Hz e consequentemente a potência aparente também será diferente.

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Bibliografia  Cotrim, Ademaro A.M.B, Instalações Elétricas, Pearson, 2009.

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Instalações Elétricas COMPENSAÇÃO DA ENERGIA REATIVA FATOR DE POTÊNCIA AULA 02: EXEMPLO PRÁTICO DE CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA EM CARGAS LINEARES E NÃO-LINEARES

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Compensação de energia reativa em carga linear

Modelo para carga linear



S (VA) 𝚽� P (W)

34

Q (VAr)

Dimensionamento

S1 (KVA)

𝚽�1

Q1 (VAr)

P(KW)=200KW Cos(𝚽�1)=0,8

S2 (KVA)

𝚽� 1 P (KW)=200KW

Cos(𝚽�1)=0,95

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Q2 (VAr)

S1=(250KVA) S2=210,5KVA)

𝚽� 𝚽� 1 P (KW)=200KW 2

Q1=150KVA r

Q2=65,74KVA r

A injeção de 84,3KVAr capacitivo reduzirá a potência aparente de 250KVA para 210,5KVA com consequente redução da corrente elétrica. E melhoria do fator de potência.

Compensação de energia reativa em carga não-linear

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Modelo utilizado

Dimensionamento

37

38

Localização dos bancos de capacitores

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Capacitores ligados a motores

Bibliografia  Cotrim, Ademaro A.M.B, Instalações Elétricas, Pearson, 2009.

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Instalações Elétricas DIMENSIONAMENTO DE CARGAS: CÁLCULO DAS POTÊNCIAS EM UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Quais as potências em uma instalação elétrica?  Potência ativa: é aquela que efetivamente realiza trabalho é medida em watts (W) ou quilowatts (KW). É representada por P.  Potência reativa: não realiza trabalho e fica armazena em forma de campo magnético e é devolvida para rede elétrica a cada ciclo. Cargas : motores elétricos , reatores de lâmpadas, ar-condicionado etc. É representada por Q e medida em Var ou KVAr.  Potência aparente : é a soma da potência ativa e potência reativa. É uma grandeza complexa, cuja parte imaginária é a reativa (podendo ser indutiva ou capacitiva). É media em VA ou KVA.  Consultem as aulas : A-111 Impedância indutiva e capacitiva; A-112 Fasores e números complexos, A-114 – Circuitos elétricos trifásicos e A-06 – Fator de potência.

Exemplo prático de dimensionamento das potências:  Uma carga trifásica ligada em estrela é constituída por impedâncias iguais a 4 + j3 (𝛀)/fase. Sendo que a tensão de linha igual a 208V, determine: a) Potencia ativa por fase e total; b) Potência reativa por fase e total; c) Potência aparente e total por fase;

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Exemplo prático de dimensionamento das potências continuação:

1. Como o circuito é equilibrado as correntes nas fases são iguais! Circuito equilibrado as impedâncias são iguais!

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2. O ângulo da impedância da carga é 𝛗 =36,90° e o fator de potência Cos𝛗=0,80.

Exemplo prático de dimensionamento das potências continuação:

3. O ângulo da impedância da carga é 𝛗 =36,90° e o fator de potência Sen𝛗=0,60.

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Exemplo prático de dimensionamento das potências:

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Bibliografia:  Ademaro Cotrim, Instalações Elétricas, 5ªEd. Pearson

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Instalações elétricas A-134 Princípios FUNDAMENTAIS NBR 5410 – Instalações Elétricas de Baixa tensão

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Objetivo da NBR 5410:  Ela estabelece as condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão, a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens.

•

Proteção para choques elétricos.

•

Aterramento;

•

Dimensionamento correto para disjuntores e condutores;

•

Ensaios em instalações elétricas.

Definições : item 3 NBR 5410:2004  Componente de uma instalação elétrica: Termo usado para designar itens da instalação que, dependendo do contexto, podem ser:  Materiais;  Acessórios;  Dispositivos;  Instrumentos;  equipamentos (de geração, conversão, transformação, transmissão, armazenamento, distribuição ou utilização de eletricidade);  Máquinas;  partes da instalação (por exemplo, linhas elétricas);

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 Quadro de distribuição principal: Primeiro quadro de distribuição após a entrada da linha elétrica na edificação. Naturalmente, o termo se aplica a todo quadro de distribuição que seja o único de uma edificação.

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 Elemento condutivo ou parte condutiva: Elemento ou parte constituída de material condutor, pertencente ou não à instalação, mas que não é destinada normalmente a conduzir corrente elétrica.

 Proteção básica: Meio destinado a impedir contato com partes vivas perigosas em condições normais.  Proteção supletiva: Meio destinado a suprir a proteção contra choques elétricos quando massas ou partes condutivas acessíveis tornam-se acidentalmente vivas.  Dispositivo de proteção a corrente diferencial-residual (formas abreviadas: dispositivo a corrente diferencial-residual, dispositivo diferencial, dispositivo DR): Dispositivo de seccionamento mecânico ou associação de dispositivos destinada a provocar a abertura de contatos quando a corrente diferencial residual atinge um valor dado em condições especificadas.  SELV (do inglês “separated extra-low voltage”): Sistema de extrabaixa tensão que é eletricamente separado da terra, de outros sistemas e de tal modo que a ocorrência de uma única falta não resulta em risco de choque elétrico.  PELV (do inglês “protected extra-low voltage”): Sistema de extrabaixa tensão que não é eletricamente separado da terra mas que preenche, de modo equivalente, todos os requisitos de um SELV.  Equipotencialização: Procedimento que consiste na interligação de elementos especificados, visando obter a equipotencialidade necessária para os fins desejados. Por extensão, a própria rede de elementos interligados resultante.  A equipotencialização é um recurso usado na proteção contra choques elétricos e na proteção contra sobretensões e perturbações eletromagnéticas. Uma determinada equipotencialização pode ser satisfatória para a proteção contra choques elétricos, mas insuficiente sob o ponto de vista da proteção contra perturbações eletromagnéticas.

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 Barramento de equipotencialização principal (BEP): Barramento destinado a servir de via de interligação de todos os elementos incluíeis na equipotencialização principal (ver 6.4.2.1).  Barramento de equipotencialização suplementar ou barramento de equipotencialização local (BEL): Barramento destinado a servir de via de interligação de todos os elementos incluíveis numa equipotencialização suplementar ou equipotencialização local.

Princípios fundamentais da NBR 5410:2004 Proteção contra choques elétricos

Independência da instalação elétrica

Prevenção de efeitos danosos ou indesejados

Proteção contra efeitos térmicos

Proteção contra sobrecorrentes

Proteção contra sobretensões

Verificação da instalação

Acessibilidade dos componentes

Segurança das pessoas e animais e funcionamento adequado da instalação elétrica e conservação dos bens!

Seccionamento

Qualificação profissional

Desligamento de emergência

Proteção contra choques elétricos  As pessoas e os animais devem ser protegidos contra choques elétricos, seja o risco associado a contato acidental com parte viva perigosa, seja a falhas que possam colocar uma massa acidentalmente sob tensão.

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 Contato direto: o DR pode ajudar muito!!!!  Contato indireto: Sistema de aterramento conforme NBR 5410:2004!!!

Proteção contra efeitos térmicos:  A instalação elétrica deve ser concebida e construída de maneira a excluir qualquer risco de incêndio de materiais inflamáveis, devido a temperaturas elevadas ou arcos elétricos.  Além disso, em serviço normal, não deve haver riscos de queimaduras para as pessoas e os animais.

Proteção contra sobrecorrentes:  As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra os efeitos negativos de temperaturas ou solicitações eletromecânicas excessivas resultantes de sobrecorrentes a que os condutores vivos possam ser submetidos.

Os condutores vivos devem ser protegidos, por um ou mais dispositivos seccionamento automático contra sobrecargas e contra curtos-circuitos.

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de

Proteção contra sobretensões:  As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra as consequências prejudiciais de ocorrências que possam resultar em sobretensões, como faltas entre partes vivas de circuitos sob diferentes tensões, fenômenos atmosféricos e manobras.

Seccionamento:  A alimentação da instalação elétrica, de seus circuitos e de seus equipamentos deve poder ser seccionada para fins de manutenção, verificação, localização de defeitos e reparos.

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Desligamento de emergência:  Sempre que forem previstas situações de perigo em que se faça necessário desenergizar um circuito, devem ser providos dispositivos de desligamento de emergência, facilmente identificáveis e rapidamente manobráveis.

Prevenção de efeitos danosos ou indesejados:  Na seleção dos componentes, devem ser levados em consideração os efeitos danosos ou indesejados que o componente possa apresentar, em serviço normal 54

(incluindo operações de manobra), sobre outros componentes ou na rede de alimentação.  Entre as características e fenômenos suscetíveis de gerar perturbações ou comprometer o desempenho satisfatório da instalação podem ser citados: 1. o fator de potência; 2. as correntes iniciais ou de energização; 3. o desequilíbrio de fases; 4. as harmônicas.

Independência da instalação elétrica:  A instalação elétrica deve ser concebida e construída livre de qualquer influência mútua prejudicial entre instalações elétricas e não elétricas.

Acessibilidade dos componentes: 

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Os componentes da instalação elétrica devem ser dispostos de modo a permitir espaço suficiente tanto para a instalação inicial quanto para a substituição posterior de partes, bem como acessibilidade para fins de operação, verificação, manutenção e reparos.

Verificação da instalação:  As instalações elétricas devem ser inspecionadas e ensaiadas antes de sua entrada em funcionamento, bem como após cada reforma, com vista a assegurar que elas foram executadas de acordo com esta Norma.

Qualificação profissional:  O projeto, a execução, a verificação e a manutenção das instalações elétricas devem ser confiados somente a pessoas qualificadas a conceber e executar os trabalhos em conformidade com esta Norma.

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Bibliografia ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão, 2004.

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Instalações Elétricas INSPEÇÕES E ENSAIO EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS CONFORME ESTABELECE A NBR 5410/2004

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Prescrições gerais  Qualquer instalação ou reforma (extensão ou alteração) de instalação existente deve ser inspecionada visualmente e ensaiada, durante e/ou quando concluída a instalação, antes de ser posta em serviço pelo usuário, de forma a se verificar a conformidade com as prescrições da NBR-5410.  Deve ser fornecida a documentação da instalação (conforme subitem 6.1.8 — NBR-5410) às pessoas encarregadas de verificação, na condição de documentação “como construído”.  Durante a realização da inspeção e dos ensaios devem ser tomadas precauções que garantam a segurança das pessoas e evitem danos a propriedades e aos equipamentos instalados.  Quando a instalação a verificar constituir reforma de uma instalação existente, deve ser investigado se esta não anula as medidas de segurança da instalação existente. 

Inspeção visual  A inspeção visual deve preceder os ensaios e deve ser realizada com a instalação dez energizada.  A inspeção visual deve ser realizada para confirmar se os componentes elétricos permanentes conectados estão: a) em conformidade com as normas aplicáveis; NOTA: Isso pode ser verificado por marca de conformidade, certificação ou termo de responsabilidade emitido pelo fornecedor. b) corretamente selecionados e instalados de acordo; c) não visivelmente danificados, de modo a restringir o funcionamento adequado à sua segurança. A inspeção visual deve incluir no mínimo a verificação dos seguintes pontos: - medidas de proteção contra choques;

59

-

medidas de proteção contra efeitos térmicos;

-

seleção de linhas elétricas;

-

escolha, ajuste e localização dos dispositivos de proteção.

Ensaios nas instalações elétricas  Os seguintes ensaios devem ser realizados onde forem aplicáveis e, preferivelmente, na sequencia apresentada: – continuidade dos condutores de proteção e das ligações equipotenciais principal e suplementares; – resistência de isolamentos da instalação elétrica; – seccionamento automático da alimentação; – ensaio de tensão aplicada; – ensaios de funcionamento. Continuidade dos Condutores e Ligações Equipotenciais  A continuidade dos condutores de proteção deve ser feita por meio de ensaio sob tensão com fonte apresentando tensão em vazio entre 4 V e 24 V, em CC ou CA, e com uma corrente de ensaio de, no mínimo, 0,2 A.

Continuidade dos condutores de protecção

Método A

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1º Execute uma ligação temporária (shunt) entre o barramento de fase e o barramento de terra no quadro de entrada da instalação. 2º Usando um aparelho de teste em escala óhmica reduzida verifique a resistência entre fase e PE em cada circuito a testar. 3º

Um baixo valor lido indica a desejada continuidade.

4º

Desligue a ligação temporária executada inicialmente.

Método B

1º Um terminal do aparelho de medida (em escala óhmica reduzida) deve estar ligado através de uma longa ligação auxiliar ao barramento de terra da instalação. 2º O outro terminal de contacto do aparelho de medida estará ligado às partes da instalação em que se deseja verificar os valores de continuidade.

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Resistência de isolamento  A resistência de isolamento deve ser medida: – entre os condutores vivos, tomados dois a dois; – entre cada condutor vivo e terra. Nessa medição os condutores de fase e o condutor neutro podem ser interligados. O isolamento é considerado satisfatório se cada circuito, sem os aparelhos de utilização, apresentar uma resistência de isolamento igual ou superior à estabelecida na Tabela abaixo.

 O equipamento de ensaio deve ser capaz de fornecer a tensão de ensaio especificada com uma corrente mínima de 1 mA.

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 Os ensaios podem ser efetuados com os aparelhos de utilização ligados à instalação, mas suas chaves desligadas. Cuidados especiais devem ser tomados quando o circuito incluir dispositivos eletrônicos e com as bobi- nas dos contactores que, se ligadas, estabelecem interligação entre os condutores-fase.

Monômetro portátil: resistência de isolamento

Ensaios Funcionais  Devem ser feitos ensaios funcionais nos conjuntos como: quadros elétricos, controles, intertravamento e nos dispositivos de proteção a fim de verificar se estão corretamente instalados e calibrados.

Manutenção preventiva  Toda a instalação deve ser periodicamente verificada por pessoas credenciadas ou qualificadas, com uma frequência que varia de acordo com a importância da instalação.  Devem ser observados, em especial, os seguintes pontos: - medidas de proteção contra contato com as partes vivas;

63

-

estado dos condutores e suas ligações;

-

estado dos cabos flexíveis dos aparelhos móveis e sua proteção;

-

estado dos dispositivos de proteção e manobra;

-

ajuste dos dispositivos de proteção e a correta utilização dos fusíveis;

-

valor da resistência de terra etc.

 Toda a instalação (ou parte) que pareça perigosa deve ser desenergizada e só recolocada em serviço após reparação satisfatória.

Manutenção preventiva instrumentos

Manutenção corretiva  Toda falha ou anomalia no equipamento elétrico ou em seu funcionamento deve ser avisada à pessoa competente para fim de reparação.  Quando os dispositivos de proteção contra sob recorrentes ou contra choques elétricos atuarem sem causa conhecida, deve ser feita uma verificação imediata para se conhecer a causa e os meios de corrigi-la. Medição da Impedância do Percurso do Caminho de Falta (Anexo K da NBR-5410/2004) 64

 Deve ser efetuada pelo método do voltímetro e amperímetro à mesma frequência. Também pode ser efetuada pelo calculo quando o condutor de proteção for inacessível.

Bibliografias ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão, 2004.

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Instalações Elétricas COMO VERIFICAR SE SUA INSTALAÇÃO ELÉTRICA É SEGURA NBR 5410:2004

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Introdução:  Utilizamos a energia elétrica todos os dias, para quase tudo, ela está presenta no nosso dia a dia.  Tenha cuidado com a energia elétrica e para isso uma instalação elétrica deve apresentar segurança para as pessoas e animais.  A NBR 5410:2004 estabelece as condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão, a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens.  Corrente elétrica corresponde ao fluxo ordenado de partículas, ou seja, ao deslocamento de cargas elétricas (elétrons), no interior de um condutor, como resultado de uma diferença de potencial elétrico entre as suas extremidades.  Choque elétrico é o resultado da passagem de corrente elétrica através do corpo, que passa a ser o seu condutor.  A corrente elétrica, ao atravessar o corpo humano, pode provocar apenas um formigueiro, queimaduras ou, em situações mais graves, a morte, dependendo da sua intensidade e da zona do corpo percorrida.

Contato direto

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Contato indireto

Sistema de aterramento:  A proteção contra o choque elétrico é feita interrompendo ou desviando a corrente (originada por um defeito) do corpo humano.  Sendo o cobre um milhão de vezes melhor condutor que o corpo humano, fica evidente que, se existirem dois caminhos para a corrente elétrica, esta vai fluir pelo condutor de cobre, minimizando o efeito do choque elétrico na pessoa a ele sujeita.  É necessário e obrigatório (desde 2006) um sistema de aterramento!  Necessário instalar um sistema de aterramento para que a corrente possa ser direcionada/dissipada na terra.

Proteção contra choques elétricos:  As pessoas e os animais devem ser protegidos contra choques elétricos, seja o risco associado a contato acidental com parte viva perigosa, seja a falhas que possam colocar uma massa acidentalmente sob tensão. Contato direto: o DR pode ajudar muito!!!! Contato indireto: Sistema de aterramento conforme NBR 5410:2004!!!

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Quadro elétrico:

O quadro elétrico está equipado com diversos disjuntores, que protegem cada um dos circuitos. Em locais úmidos o risco de sofrer um choque elétrico aumenta, porque a água é boa condutora de eletricidade. Instalar DR nesses locais ou geral. É nesse quadro elétrico que estão instalados todos os aparelhos de proteção, nomeadamente, o aparelho diferencial e os disjuntores afetos a cada circuito.

Quadro elétrico: proteção contra surtos de tensão:

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Proteção contra sobretensões:  As pessoas, os animais e os bens devem ser protegidos contra as consequências prejudiciais de ocorrências que possam resultar em sobretensões, como faltas entre partes vivas de circuitos sob diferentes tensões, fenômenos atmosféricos e manobras.

Quadro elétrico:

Disju ntor Geral (DTM )

Disju ntor DR

D1 D2 D3

DPS

Barrame nto

Barramento de neutro

70

Barramento de terra

Quadro elétrico, Instalações segura:

Disjun tor Geral Barrame nto de neutro

DPS Diferen cial Residua l: DR Barrame nto de terra

Garanta a segurança elétrica:

DR

Tomada padrão novo Barrament o

Terminais nos cabos 71

Bibliografia: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa Tensão, 2004.

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Instalações Elétricas SÉRIE DE AULAS BÁSICAS SOBRE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS CAUSAS DA PERDA DO NEUTRO EM UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Introdução  O termo "neutro" designa o condutor que está ao mesmo potencial elétrico que o da terra, ou seja, não há diferença de potencial elétrico entre ele a terra.  O termo "fase" designa o condutor em que o potencial elétrico em relação à terra é variável, ou seja, entre o "fase" e a terra encontramos uma diferença de potencial elétrico variável no tempo.

Onde surge o neutro?

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Tensão fase-neutro

Perda do neutro: situação problema

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Carga Z1: P=6500W Carga Z2: P=1500W

Perda do neutro: interrupção do neutro

Carga Z1: P=6500W Carga Z2: P=1500W

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Carga Z1: P=6500W Carga Z2: P=1500W

A tensão divide entre as cargas e podemos calcular:

Poderá provocar a queima de aparelhos ligados entre uma das fases e o neutro!

Neutro como terra: Não deve ser utilizado! Neutro interrompido

Neutro como terra do chuveiro!

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Perda do neutro  Não se esqueçam : o neutro é aterrado pela concessionária já antes da entrada da residência ou do edifício, nos postes, e depois, novamente, na entrada destes estabelecimentos.  Isto tudo, para se evitar, de forma eficaz, uma possível perda de neutro, mas pode ocorrer.  Resumindo, o neutro não deverá ser interrompido sob hipótese alguma, justamente por causa do risco que uma interrupção destas poderá trazer consigo.

Bibliografia 1. Cotrim, Ademaro A.M.B, Instalações Elétricas, Pearson, 2009.

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Instalações Elétricas CARACTERÍSTICAS DOS CONDUTORES ELÉTRICOS

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Condutor elétrico  Chama-se condutor elétrico o produto metálico , geralmente de forma cilíndrica e de comprimento muito maior que a sua maior dimensão transversal, utilizado para transportar energia elétrica ou para transmitir sinais elétricos.  O termo condutor elétrico, na prática, é usado em um sentido mais amplo: além do condutor propriamente dito anteriormente, os condutores isolados, os cabos uni e multipolares, os fios e os cabos nus, as barras e os barramentos blindados.  Chama-se barramento o conjunto de barras de mesma tensão nominal, com seus suporte e acessórios.

Condutor elétrico: barramento blindado  O barramento blindado é uma linha pré-fabricada cujos condutores são barras, acondicionadas em caixas metálicas, por meio de isoladores. (Bus Way)

Barramento blindado e caixa de derivação (caixa cofre) 80

Condutor elétrico  Exemplos de condutores:

Condutores isolados

 Exemplos de condutores:

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Condutor elétrico

 Cobre e alumínio são os dois metais mais utilizados na fabricação de condutores elétricos tendo em vista suas propriedades elétricas e mecânicas.  Ao longo dos anos, o cobre tem sido o mais usado, sobretudo em condutores providos de isolação.

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Condutor elétrico: Efeito pelicular  O efeito pelicular é o fenômeno pelo qual o valor da densidade de uma corrente alternada é maior perto da superfície externa de um condutor do que no seu interior.  O efeito pelicular é responsável pelo aumento da resistência aparente de um condutor eléctrico em função do aumento da frequência da corrente eléctrica que o percorre.  É caracterizado por uma distribuição não uniforme da densidade de corrente em um condutor, causada pela influência da corrente em condutores próximos.

Condutor elétrico: Isolações  Chama-se gradiente de potencial , dado normalmente em KV/m, a relação entre a tensão aplicado a uma camada elementar de dielétrico e a espessura dessa camada.  O gradiente não é uniforme em toda espessura do dielétrico.

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 O gradiente de perfuração do dielétrico, ou rigidez dielétrica, é um dos parâmetros mais importantes na escolha do material isolante.  Tensão de isolação do cabo.

Isolação dos cabos: Cloreto de Polivinila  É uma mistura de cloreto de polivinila puro (resina sintética), plastificante, cargas e estabilizantes.  Sua rigidez dielétrica é elevada, porém, comparado com o polietileno, seu poder indutor específico e lato e sua resistência de isolamento é mais fraca.  Suas perdas dielétricas são elevadas, principalmente acima de 20KV, limitado o seu empregos sistemas até 10KV.  Transmite mau o fogo, porém sua combustão (em grande quantidade) provoca produção de fumaça , gases corrosivos e tóxicos. 

Isolação dos cabos: Borracha etileno-propileno (EPR)  Seus componentes são, em geral, reticulados por meio de peróxidos orgânicos.  Melhor resistência ao envelhecimento térmico e aos agentes oxidantes.  Possui uma resistência á deformação térmica que permite temperaturas de 250°C, durante os curtos circuitos.  A borracha EPR é considerada um ótimo isolante sólido. São utilizados em baixa, média e alta tensão.

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Isolação dos cabos: Polietileno reticulado (XPLE)  O material apresenta uma resistência á deformação térmica bastante satisfatória em temperaturas de até 250°C.  O XPLE é utilizado em cabos de baixa e média tensões.  Possui uma resistência á deformação térmica que permite temperaturas de 250°C, durante os curtos circuitos.  A borracha EPR é considerada um ótimo isolante sólido. São utilizados em baixa, média e alta tensão.

Isolação dos cabos: características dos cabos

Métodos de referência e a condução de corrente  Os métodos de referência são os métodos de instalação, indicados na IEC 60364-5-52, para os quais a capacidade de condução de corrente foi determinada por ensaio ou por cálculo. 85

 A1: condutores isolados em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;  A2: cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;  B1: condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira;  B2: cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira.  C: cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira;  D: cabo multipolar em eletroduto enterrado no solo;  E: cabo multipolar ao ar livre;  F: cabos unipolares justapostos (na horizontal, na vertical ou em trifólio) ao ar livre;  G: cabos unipolares espaçados ao ar livre.

Tabelas da ABNT NBR 5410/2008

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Dimensionamento da capacidade de condução

 O número de condutores carregados a considerar é o de condutores vivos no circuito, isto é, fases e neutro.  Em particular , no caso de circuito trifásico com neutro, quando a circulação de corrente no neutro não for acompanhada de redução correspondente na carga dos condutores, o neutro deve ser computado. (Existência de componentes harmônicas de ordem três e múltiplas.  Nesse caso a tabela apresenta apenas carregamento com três, você deve multiplicar por 0,86. 88

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Bibliografia 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa, 2004 Versão Corrigida 17.03.2008 . 2. Ademaro A.M.B Cotrim, Instalações Elétricas, Pearson Hall, Ed. 2009.

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Instalações Elétricas DIMENSIONAMENTO DOS CABOS ELÉTRICOS EM FUNÇÃO DOS MÉTODOS DE REFERÊNCIA CONFORME ESTABELECE A NBR 5410:2004

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Métodos de referência para instalação dos cabos  Os métodos de referência são os métodos de instalação, indicados na IEC 60364-5-52, para os quais a capacidade de condução de corrente foi determinada por ensaio ou por cálculo. São eles:  A1: condutores isolados em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;  A2: cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em parede termicamente isolante;  B1: condutores isolados em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira;  B2: cabo multipolar em eletroduto de seção circular sobre parede de madeira;  C: cabos unipolares ou cabo multipolar sobre parede de madeira;  D: cabo multipolar ou unipolar em eletroduto enterrado no solo;  E: cabo multipolar ao ar livre;  F: cabos unipolares justapostos (na horizontal, na vertical ou em trifólio) ao ar livre;  G: cabos unipolares espaçados ao ar livre

Cabos em relação ao isolamento

Tabela de cabos NBR 5410:2004

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Condutores carregados

 Em particular, no caso de circuito trifásico com neutro, quando a circulação de corrente no neutro não for acompanhada de redução correspondente na carga dos condutores de fase, o neutro deve ser computado como condutor carregado.  É o que acontece quando a corrente nos condutores de fase contém componentes harmônicas de ordem três e múltiplos numa taxa superior a 15%.

Fatores de correção

 Quantidade de circuitos no conduto!  Fator de correção de número de circuitos!

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Exercício 1 : Dimensionamento de Cabos  Uma edificação residencial possui uma demanda máxima projetada de 235KVA. A tubulação do ramal de entrada utiliza cabo EPR e a tubulação é enterrada, com uso de cabos unipolares. Por essa tubulação passa um único circuito trifásico a 4 condutores. Sendo o sistema trifásico 380V, especificar a seção dos condutores, sabendo que o nível de harmônicas estará abaixo de 15%. Considerar a temperatura ambiente de 35°C. Queda de tensão máxima admitida 4% e o cabo tem 70 metros.

O carregamento a ser considerado é 3, pois o nível de harmônica está abaixo de 15%. Método de instalação D.

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Pelo método de capacidade de condução de corrente, podemos sutilizar uma cabo de 300mm2 por fase, ou dois condutores de 150mm2 por fase.

Devemos utilizar o método que atender os dois casos: Pelo método de capacidade de condução de corrente, podemos utilizar uma cabo de 300mm2 por fase, ou dois condutores de 150mm2 por fase.

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Exercício 2 : Dimensionamento de Cabos  Uma circuito monofásico de TUE (tomada de uso específico) 220V atende uma carga de 6500VA e esse circuito está distante 89metros do quadro. O eletroduto é embutido na parede (método A1) e temperatura ambiente 35°C. O cabo utilizado é de PVC e nesse eletroduto temos 3 circuitos passando no total. Queda de tensão 4%.

Pelo método de capacidade de condução de corrente, podemos utilizar uma cabo de 10mm2, porém devemos avaliar também pela queda de tensão.

Nesse contexto, o cabo a ser utilizado deve ser de 16mm2 e não 10mm2. 97

Bibliografias 1. Instalações elétricas de Baixa Tensão – NBR 540:2005 2. Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho- 8.ed – Rio de Janeiro : LTC,2010.

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Instalações Elétricas PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL E COMERCIAL:

COMO CALCULAR CORRETAMENTE A CORRENTE ELÉTRICA EM FUNÇÃO DOS DIVERSOS FATORES DE CORREÇÃO

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Fatores de que influenciam no cálculo da corrente  Fator de correção de temperatura: a temperatura influência no cálculo das correntes dos circuitos elétricos e dependendo da temperatura a ser utilizada pode aumentar a corrente de projeto.

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Motor de 2CV e monofásico 220V. A temperatura ambiente é de 35°C e temos 4 circuitos no eletroduto. O motor possui fator de potência 0,88. Qual a corrente de projeto? Temos 4 circuito no eletroduto!

Bibliografias 1. Cotrim, Ademaro A.M.B, Instalações Elétricas, Pearson, 2009. 2. NBR 5410/2004.

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Instalações Elétricas DIMENSIONAMENTO DE CONDUTORES ELÉTRICOS NA PRESENÇA DE HARMÔNICAS CONFORME NBR 5410

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Dimensionamento de condutores na presença de harmônicas  Em relação ao método tradicional de se determinar a seção dos condutores, o que muda é a inserção das harmônicas no cálculo da corrente.  Nada de errado com os critérios básicos de queda de tensão, capacidade de condução, sobrecarga e curto-circuito.  A corrente será equacionada incluindo as harmônicas!  Determina-se a corrente de projeto em função das harmônicas!

Dimensionamento de condutores na presença de harmônicas: NBR 5410 Anexo F

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Dimensionamento de condutores na presença de harmônicas: NBR 5410 Anexo F tabela 1

Cálculo da corrente de projeto na presença de harmônicas: NBR 5410 Anexo F

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 Quando o circuito for constituído de condutores isolados ou de cabos unipolares, a determinação da corrente de neutro conforme tabela 1 pode significar, em muitos casos, uma seção de neutro maior que a das fases.

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 As seções do neutro e das fases ocasionalmente serão iguais quando, na determinação da capacidade de condução de corrente, a menor seção de condutor que atende a corrente de fase atender também a corrente de neutro; ou, ainda, quando se quiser, por algum motivo, igualar a seção dos condutores de fase à do neutro, que é a prevalecente.  Neste último caso (sobredimensionamento dos condutores de fase), a aplicação do fator de correção devido ao carregamento do neutro, num circuito trifásico com neutro, torna-se dispensável quando o cálculo tiver sido feito considerando uma taxa de terceira harmônica superior a 45%.

Tabela de carregamento dos condutores: NBR 5410 Esquema de condutores vivos

Número de condutores carregados a ser adotado

Monofásico a dois condutores

2

Monofásico a três condutores

2

Duas fase sem neutro

2

Duas fases com neutro

3

Trifásico sem neutro

3

Trifásico com neutro

3 ou 4

Circuito trifásico com neutro  Quando a corrente nos condutores de fase contém componentes harmônicas de ordem três e múltiplos numa taxa superior a 15%.  Nessas condições, o circuito trifásico com neutro deve ser considerado como constituído de quatro condutores carregados e a determinação da capacidade de condução de corrente dos condutores deve ser afetada do “fator de correção devido ao carregamento do neutro”.

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Exemplo de dimensionamento para circuito alimentador bifásico considerando harmônicas Um circuito bifásico 2F +N que alimenta um quadro de distribuição, conforme figura 1. As correntes presentes nesse circuito são: 1ª ordem, 3ª ordem ,5ª ordem e 7ª ordem, com intensidades (valores eficazes) de respectivamente, 110,57,25 e 17A. Circuito com eletroduto embutido na parede, seção circular e de Cu/PVC/30°C. Determine a seção dos condutores

Figura 1 Exemplo de dimensionamento para circuito alimentador bifásico: cálculo de IB e IN

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Tabelas da ABNT NBR 5410/2008: Escolha do método

Capacidade de condução com harmônicas: IB=127/0,8=158,75 A e IN= 184,15 A/0,8=230,19 A

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Fase: 70mm2 Neutro: 95mm2

Bibliografia 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa, 2004 Versão Corrigida 17.03.2008 . 2. Ademaro A.M.B Cotrim, Instalações Elétricas, Pearson Hall, Ed. 2009.

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Instalações elétricas O uso do barramento blindado “ bus-way” GRAU DE ISOLAÇÃO E APLICAÇÃO

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Barramento blindado:  Destinados a transportar e distribuir energia elétrica de pequenas, médias e grandes capacidades.  Os sistemas de barramentos blindados são indicados também para interligar linhas elétricas a sistemas viabilizando flexibilidade, segurança e proteção.  De acordo com as últimas versões já disponíveis no mercado, o barramento blindado ou “Bus Way”, como originalmente é conhecido, não apenas é apropriado a essas funções, mas também a outras, como manobra de circuitos e proteção seletiva.  Contabilizar economia nas perdas do sistema não era objetivo nem tão pouco necessidade como nos dias de hoje, onde a competitividade se estende em todos os sentidos.  Nesse quesito (redução de perdas), o barramento blindado deu a melhor das respostas desde sua criação pela indústria automobilística, reduzindo perdas a valores pontuais bem significativos.  O bus-way torna viável e essencial na aplicação de prumadas dos grandes edifícios comerciais e residenciais, a chamada “Medição Eletrônica na Prumada”, onde as perdas: XL = reatância (mΩ/m); Z = impedância (mΩ/m); R = resistência (mΩ/m);  As perdas são projetadas a valores pré-determinados, de maneira que a queda de tensão percentual em Volts (∆V%) no ponto de entrega é contabilizada pelas concessionárias distribuidoras de energia elétrica.  Além das perdas reduzidas e pontuais, agrega segurança e confiabilidade, qualidade, racionalização da instalação e de espaços, eliminação de eventuais fraudes, telemetria (informatização) e automação predial.

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Barramento blindado aplicaçãoes:

Construção do barramento blindado:

Barramento blindado: 112

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Caixa cofre plug-in:

Grau de proteção do bus-way:  Níveis de classes de proteção IP ou grau de proteção IP são padrões internacionais definidas pela norma IEC 60529, que classifica e avalia o grau de proteção de produtos fornecidos contra intrusão (partes do corpo como mãos e dedos), poeira, contato acidental e água.  A classificação IP possui 3 números, sendo o primeiro, o índice de vedação contra poeira, o segundo contra água e o terceiro (normalmente não utilizado pelos fabricantes, pois este número não faz parte da IEC 60529), é contra impactos mecânicos.

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Exemplo um bus-way : IP 31

Dimensionamento : queda de tensão:

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Exemplo : Qual a queda de tensão no bus-way para trecho AE?

Exemplo queda de tensão:

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Bibliografias: 1. ABNT NBR IEC 60529 2. www.iptengenharia.com 3. www.beghim.com.br/

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Instalações Elétricas LEITURA BÁSICA DE PROJETOS ELÉTRICOS SIMBOLOGIA CONFORME NBR 5444

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Simbologias básicas de interruptores:

Simbologia básica de quadros:

Simbologia básica: eletroduto e condutores: 119

Simbologia básica de tomadas:

Exemplo de ligação de uma tomada baixa : 120

Exemplo de ligação de chuveiro:

Exercício de identificação de ligação abaixo:

Exemplo de ligação de duas lâmpadas em um interruptor: 121

Esquema para tree-way:

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Esquema para for-way:

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Ligação uma Interruptor/com tomada e uma tomada:

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Bibliografia 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5444 – Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais. 2. Ademaro A.M.B Cotrim, Instalações Elétricas, Pearson Hall, Ed. 2009.

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Instalações Elétricas LIGAÇÃO DE INTERRUPTOR DUPLA SEÇÃO COM TOMADA 10A

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Ligação interruptor dupla seção com tomada em circuitos distintos:

Diagrama multifilar

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Diagrama unifilar

Bibliografia 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa, 2004. . 2. Ademaro A.M.B Cotrim, Instalações Elétricas, Pearson Hall, Ed. 2009.

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Instalações Elétricas CONCEITOS FUNDAMENTAIS SOBRE DEMANDA

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Demanda  Em uma instalação elétrica predial qualquer (Industrial, comercial, residencial) a potência elétrica instantânea (potência ativa) é variável em função do número de cargas ligadas e da soma das potências consumidas por carga.  Para fins de projeto é mais conveniente trabalhar com um valor médio da potência, e utiliza-se a demanda (D).  A demanda é o valor médio da potência ativa, aparente ou reativa (P,S ou Q) em um intervalo de tempo 𝜟t especificado.

Demanda e curva de carga

 Define-se curva de carga como a curva que apresenta a demanda em função do tempo para um dado período de tempo.  Para fins de projeto é mais conveniente trabalhar com um valor médio da potência, e utiliza-se a demanda (D).

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Demanda e fator de demanda

Estudo de caso da demanda em um edificação residencial

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Solucionando o problema  Verificar na entrada geral da edificação sua capacidade .

 Vamos determinar a capacidade geral de corrente da edificação .

Três condutores carregado. Capacidade máxima 297A

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 Agora vamos efetuar a medição da potência consumida na edificação e para isso vamos utilizar o analisador de energia, que será colocado no quadro geral de entrada da edificação. Utilizaremos o instrumento abaixo:

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 Faremos a coleta de corrente, tensão, potência ativa, aparente, reativa e fator de potência.  Vamos efetuar a medição durante três dias.  Para responder as perguntas (1,2 e 3) o dado importante será a potência aparente medida nos três dias.  Vamos avaliar qual a demanda média medida nesses três dias.  Medida da potência aparente em coletas realizadas 23/11/2015, 24/11/2015 e 26/11/2015. A demanda nos três dias é mostrada no gráfico.

 Para respondermos as perguntas: vamos considerar nos três dias de medição a demanda máxima consumida na edificação. 135

 Essa demanda é de 72,2KVA, conforme visto no gráfico anterior.  Podemos calcular qual a demanda que resta na infraestrutura da edificação: 195,5KVA - 72,2KVA=123,3KVA.  Dessa forma, a demanda permitida na edificação será 123,3KVA (trabalhamos pela máxima medida).

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Solucionando o problema: Para uma área de 35𝒎𝟐 por apartamento  Tabelas com potência de ar-condicionado conforme CEB e fatores de demanda.

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Solucionando o problema: Para uma área de 50𝒎𝟐 por apartamento  Tabelas com potência de ar-condicionado conforme CEB e fatores de demanda.

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Bibliografia  Cotrim, Ademaro A.M.B, Instalações Elétricas, Pearson, 2009.  Norma CEB : NTD - 6.01 de 2014: Fornecimento de Energia em Tensão Secundária a Unidades Consumidoras individuas e Agrupadas.  NBR 5410: Norma de Instalações Elétricas em Baixa Tensão, 2004.

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Instalações Elétricas PROJETO ELÉTRICO RESIDENCIAL

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

Projetar uma instalação elétrica consiste em:

 Quantificar, classificar e alocar os pontos de consumo de energia;  Dimensionar e definir os condutores e os condutos;  Definir, alocar e dimensionar os sistemas de proteção, de comando e de medição.

Objetivo do projeto elétrico “Garantir a transferência de energia elétrica desde uma fonte, em geral a concessionária, até o consumidor, de maneira eficaz e segura”.  Carga ou Potência Instalada: É a soma de todas as potências nominais de todos os aparelhos elétricos pertencentes a uma instalação ou sistema.  Demanda: É a potência elétrica realmente absorvida em um determinado instante por aparelho ou sistema.  Demanda Média de um Consumidor ou Sistema: É a potência elétrica média absorvida durante um intervalo determinado de tempo determinado (15min, 30min).

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Critérios a serem observados no projeto elétrico  Acessibilidade Pontos de utilização, manobra e proteção devem estar perfeitamente acessíveis.  Flexibilidade e reserva de carga Permite acréscimo de cargas futuras e alterações na carga existente.  Confiabilidade Atendimento das normas garantindo a integridade dos equipamentos e usuários.

Quantificação do sistema (Dados do cliente e NBR-5410/2008: 1. Previsão de tomadas 2. Previsão da iluminação 3. Motores 4. Cargas especiais: motores de elevadores, bombas d’água ...

Etapas na Elaboração de um Projeto b) Dimensionamentos (carga e normas) 1. Dimensionamento dos condutores 2. Dimensionamento das tubulações 3. Dimensionamento da proteção 4. Dimensionamento dos quadros.

b) Memorial de cálculo 1. Cálculo das previsões de carga 2. Determinação da demanda provável 3. Dimensionamento dos condutores 4. Dimensionamento dos eletrodutos 5. Dimensionamento da proteção. 143

c) Desenho do projeto na planta baixa 1. Escolha do local do (s) quadro (s); 2. Distribuição dos eletrodutos e tomadas na planta baixa.

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Tabela de cargas obtidas na aula 02 (Alimentação 220V/por circuito terminal)

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 Prever circuito de iluminação separados dos circuitos de tomadas TUG e TUE.  Prever circuito TUE sempre que a corrente for superior 10A ;  A carga de iluminação é de 1080VA;  No mínimo dois circuitos de iluminação.  Circuito 1: dormitório 1, dormitório 2, banheiro e hall: 620VA  Circuito 2: copa, cozinha, área de serviço e área externa: 460VA  A carga total de TUG é 6900VA  6900/220V= 31,36 A;  Regra para evitar condutores carregados 31,36 A / 10 A= 4 circuitos TUG.  Circuito 3: Copa = 1900VAA carga total de TUG é 12100W  Circuito 7: Chuveiro = 5600W  Circuito 8: Torneira elétrica= 5000W  Circuito 9: Lavadora = 1000W 152

 Circuito 10: Geladeira= 500W  Circuito 4: Cozinha = 1900VA  Circuito 5: Sala, Dorm.1, banheiro e hall = 1500VA  Circuito 6: Dorm.2, área serviço = 1600VA

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Instalações Elétricas PROJETO ELÉTRICO DE ESCRITÓRIO

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Carga de iluminação  Na determinação da carga de iluminação, como alternativa a NBR 5413 (estabelece 500 lux para escritório), pode ser adotado o seguinte critério:  Para áreas igual ou inferior a 6m2, deve ser prevista uma carga mínima de 100VA.  Área superior a 6m2, deve ser prevista uma carga de 100VA para os primeiros 6m2, acrescidos de 60VA, para cada aumento de 4m2 inteiros.  Nota : esses valores não representam a potência nominal das lâmpadas e sim a carga para dimensionar os circuitos.

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Instalações Elétricas QUADROS ELÉTRICOS: INSPEÇÃO ADEQUADA COM VISTAS NA INDENTIFICAÇÃO DE POSSÍVEIS PROBLEMAS

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Introdução  O que é um quadro elétrico? É um conjunto de equipamentos, convenientemente agrupados, incluindo as suas ligações, estruturas de suporte e invólucro, destinado a proteger, a comandar ou a controlar instalações elétricas.  Manutenção preditiva?  Uma das variáveis mais importantes na implantação do Programa de Manutenção Preditiva dos painéis elétricos é a Máxima Temperatura Admissível (MTA) de seus componentes, ou seja, a máxima temperatura sob a qual se permite que o componente opere.  Seus valores podem ser obtidos a partir das especificações técnicas dos componentes ou junto aos fabricantes. Não sendo possível obter estes valores, recomenda-se a fixação de 90°C como valor de referência para conexões e componentes metálicos e de 70°C para cabos isolados.

Quadro Elétrico

Carecem de Manutenção? Estão organizados? Estão identificados os circuitos corretamente? Existe o diagrama

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MTA  Na Tabela abaixo, tem-se alguns valores para a MTA.  Tais valores são baseados em normas ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), NBR 5410, tabelas de fabricantes, referências da IEC (International Electrical Commission).

Manutenção Preditiva  Inspeções sistemáticas para acompanhamento da situação dos equipamentos.  É aquela que indica as condições reais de funcionamento das máquinas com base em dados que informam o seu desgaste ou processo de degradação.  Trata-se da manutenção que prediz o tempo de vida útil dos componentes das máquinas e equipamentos e as condições para que este tempo de vida seja aproveitado.

Termografia  Fundamentada na manutenção "Preventiva e Preditiva" ;  Podemos aplicar em diversos segmentos, tais como: condomínios comerciais, residenciais, indústrias metalúrgicas, siderúrgicas, plásticos, cimento etc.  A termografia, ou a geração de imagens térmicas, pode ser utilizada em aplicações tais como a inspeção de equipamentos elétricos, de processos e no diagnóstico de construções.

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 Os equipamentos elétricos incluem motores, equipamentos de distribuição, quadros de comando, subestações entre outras. Equipamentos de processo incluem equipamentos de montagem e manufatura automatizados.  É a técnica que estende a visão humana através do espectro infravermelho. Qualquer corpo emite naturalmente essa frequência eletromagnética com intensidade proporcional à sua temperatura

Quadro elétrico

Carecem de Manutenção? sim Revitalização e instalação de DPS Estão identificados os circuitos

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Carecem de Manutenção? sim Revitalização e instalação de DPS Estão identificados os circuitos corretamente? Agora

Quadro : Termografia

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Quadro: necessitando de revitalização

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Painel elétrico de entrada

Painel elétrico de entrada: Termografia

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Painel elétrico de derivação

Quadro elétrico: termografia

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Painel de derivações

Termografia no painel

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Instalações Elétricas Projeto Elétrico- Diagrama Unifilar

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Instalações Elétricas

(PROJETO ELÉTRICO EDIFICIO RESIDENCIAL)

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Instalações Elétricas A-136 DISJUNTORES TERMOMAGNÉTICOS DE BAIXA TENSÃO

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Normalização de disjuntores de Baixa Tensão:  0s disjuntores de BT Norma international liderada pela IEC 60947-2;  Brasil, NBR IEC 60947-2. Quando a tensão nominal não ultrapassa 1000 VCA ou 1500 VCC;  A IEC 60898 (no Brasil, NBR IEC 60898) especificamente para tensão e corrente nominal inferior ou igual a 440 V e 125 A respectivamente - Uso em circuitos CA de instalações domésticas e análogas;  A IEC 60898 não se aplica aos disjuntores destinados à proteção de motores e àqueles cuja regulagem de corrente seja acessível ao usuário;  As prescrições relativas aos disjuntores para equipamentos constam da IEC 60934, enquanto os disjuntores utilizados como dispositivos de partida de motores são tratados, pelo menos parcialmente, pela IEC 60947-4.

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Características Gerais – Disjuntores de BT:  Segundo NBR5410/2004, o disjuntor deve assegurar as seguintes funções:  PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGA  PROTEÇÃO CONTRA CURTO CIRCUITO  COMANDO FUNCIONAL  SECCIONAMENTO  PROTEÇÃO CONTRA CONTATOS INDIRETOS  PROTEÇÃO CONTRA QUEDAS E FALTAS DE TENSÃO

 Os disjuntores mais tradicionais, para uso geral, são equipados com disparadores térmicos, que atuam na ocorrência de sobrecorrentes moderadas (tipicamente correntes de sobrecarga), e disparadores magnéticos, para sobrecorentes elevadas (tipicamente correntes de curto-circuito). RECEBE O NOME DE DISJUNTORES TERMOMAGNÉTICOS

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 PROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGA:  Os disparadores podem ser térmicos, magnéticos e eletrônicos;  Alguns disparadores térmicos possuem uma faixa de corrente de ajustagem. Também existem disparadores térmicos com compensação de temperature;  O disparador térmico é constituído de uma lâmina bimetálica com coeficientes de dilatação diferentes e apresenta características de atuação a tempo inverso.

 PROTEÇÃO CONTRA CURTO CIRCUITO:  O disparador é magnético constituído por uma bobina (eletroímã);  O eletroímã) atrai um peça articulada (armadura) quando a corrente atinge um certo valor. Esse deslocamento da armadura provoca, através de acoplamentos mecânicos, a abertura dos contatos principais do disjuntor;  Há disjuntores que têm o disparo magnético ajustável.

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Curva de disjuntores:  Minidisjuntores Curva B - usados em proteção de circuitos que alimentam cargas com características predominantemente resistivas, como lâmpadas incandescentes, chuveiros, torneiras e aquecedores elétricos, além dos circuitos de tomadas em uso geral.  Minidisjuntores Curva C - usados para proteção de circuitos em geral que também possa ter cargas de natureza indutiva que apresentam picos de corrente no momento de ligação, como microondas, ar condicionado motores para bombas, além de circuitos com carga semelhantes a essas.  Minidisjuntores de curva D são indicados para cargas com grande corrente de partida, a exemplo de transformadores BT/BT (baixa tensão).

Características Nominais:  Disparo Instantâneo: A IEC 60898 define, para o disparo instantâneo, em geral magnético, as faixas de atuação B, C e D: B: de 3 In a 5 In; C: de 5 In a 10 In; D: de 10 In a 20 In.

 Regra básica para proteção contra curtos circuitos: Capacidade de interrupção no mínimo igual à corrente de curto-circuito presumida no ponto em que for instalado.

Icu > Ik presumido

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Curvas de minidisjuntores ABB:

Fonte:ABB

Curva disjuntores ABB:

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Curva disjuntores ABB:

Disjuntores ABB dados:

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Linha ABB exemplo:

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Características técnicas ABB:

Especificação dos disjuntores:  O item 5.3.4 da NBR 5410/2008 estabelece que a proteção deve satisfazer as duas inequações:

e IB – corrente de projeto IN – corrente nominal do disjuntor IZ – capacidade de condução dos condutores vivos I2 – corrente convencional de atuação do disjuntor. 232

Dimensionamento de disjuntor em função da corrente de curto-circuito presumida:

Então;

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Bibliografia: 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa, 2004. . 2. Ademaro A.M.B Cotrim, Instalações Elétricas, Pearson Hall, Ed. 2009. 3. Manual de minidisjuntores ABB 2014.

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Instalações Elétricas Dispositivos fusíveis de baixa tensão

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Fusível  Dispositivo fusível: é um dispositivo de proteção que, pela fusão de uma parte especialmente projetada, abre o circuito no qual se acha inserido e interrompe a corrente, quando esta excede um valor de referencia durante um tempo especificado.  Exemplo de fusíveis: NH e Diazed

Chave fusível  A chave fusível de rede aérea de distribuição é o dispositivo fusível no qual, após a fusão do elo, o porta fusível é levado , pela ação da gravidade, a uma posição tal que assegura a distância de isolamento especificada e dá uma indicação visível da sua atuação.  O elo fusível de uma chave fusível de distribuição é um fusível de construção flexível destinado a manter a chave na posição fechada, quando em funcionamento, e provocar a sua abertura automática após a fusão do elemento fusível.

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Generalidades dos fusíveis  Os dispositivos fusíveis constituem a proteção mais tradicional dos circuitos e dos sistemas elétricos.  Sua operação consiste na fusão do elemento fusível (elo) contido no fusível.  O elemento fusível, isto é, o ponto fraco do circuito, é um condutor de pequena seção transversal que , devido a sua alta resistência, sofre um aquecimento maior que dos outros condutores á passagem de corrente.  O elemento fusível é um fio ou lâmina, geralmente de cobre, prata, estanho, chumbo ou liga, colocado no interior do corpo do fusível, em geral de porcelana, estealite ou papelão, hermeticamente fechado.  Alguns possuem indicador , que permite verficar se atuou ou não.  A maioria dos fusíveis contém material granulado extintor em seu interior, envolvendo por completo o elemento fusível.  Para isso se utiliza, em geral, areia de quartzo de granulometria conveniente.

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Operação

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Formato dos fusíveis  A NBR IEC 60269-1- Dispositivos fusíveis de baixa tensão.  Fusível cartucho: é um fusível de baixa tensão cujo elemento físico é encerrado em um tubo protetor de material isolante, com contatos nas extremidades, fechando o tubo.  Fusível rolha: é um fusível de baixa tensão em que um dos contatos é uma peça roscada, a qual se fixa no contato roscado correspondente a base.  Fusível encapsulado: é um fusível cujo elemento fusível é completamente encerrado em um invólucro fechado, capaz de impedir a formação de arco.

Faixa de interrupção e categoria de utilização  Faixa de interrupção: primeira letra minúscula g ou a  Categoria : segunda letra maiúscula G ou M  Fusíveis g: são aqueles capazes de interromper todas as correntes que causam fusão do elemento fusível, até sua capacidade de interrupção nominal. são, portanto fusíveis que atuam em toda a faixas.  Fusíveis a: são capazes de interromper todas as correntes compreendidas entre um valor prefixado (superior á corrente nominal) e a capacidade de interrupção nominal. São, assim , fusíveis que atuam em faixa parcial.  Fusíveis L: são adequados para proteção de cabos e linha.  Fusíveis R: são próprios para proteção de dispositivos semicondutores.  Fusíveis B: são recomendados para instalações em condições pesadas (por exemplo mineração).  Nas instalações elétricas de baixa tensão, os tipos mais comuns são: gL, gG, gM e aM.  gL/gG são de aplicação geral, utilizados na proteção de circuitos contra correntes de sobrecarga e curto-circuito. São caracterizados por um único valor de corrente nominal (In)  aM: destinados a proteção de circuitos de motores elétricos contra sobrecarga e curto-circuito, sendo caracterizado por um único valor de corrente nominal (In) e apresentando o limite inferior da faixa de atuação indicado por K2.In (K2>1). 240

Diazed e NH  Diazed é um fusível limitador de corrente, de baixa tensão, cujo tempo de interrupção é tão curto que o valor de crista da corrente presumida do circuito não é atingido.  Estes fusíveis são usados na proteção de condutores de rede de energia elétrica e circuitos de comando. São empregados em correntes de 2 a 100 A.  NH é um fusível limitador de corrente de alta capacidade de interrupção, para correntes nominais de 6 a 1.000 A em aplicações industriais. Protegem os circuitos contra curtos-circuitos e também contra sobrecargas de curta duração, como acontece na partida de motores de indução com rotor em gaiola.

Proteção contra sobrecargas A protecção contra sobrecargas das canalizações eléctricas é assegurada se as características dos aparelhos de protecção respeitarem simultaneamente as seguintes condições: A corrente estipulada do dispositivo de protecção (In) seja maior ou igual à corrente de serviço da canalização respectiva (IB) e menor ou igual que a corrente máxima admissível na canalização (IZ).

IB ≤ In ≤ IZ A corrente convencional de funcionamento do dispositivo de protecção (I2) seja menor ou igual que 1,45 a corrente máxima admissível na canalização (IZ).

I2 ≤ 1,45 IZ

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Tensões nominais dos fusíveis

Correntes de fusão e não fusão

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Zona tempo-corrente

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Num circuito, estimou-se um tempo de duração de 5 segundos para uma corrente de curto-circuito de 20 A. Que fusíveis Diazed seriam escolhidos? Entrando na curva da Fig. 5.13 com os valores de I = 20 A e t =5 s, vemos que as coordenadas se interceptam acima da curva de 6 A. Portanto, o fusível escolhido será́ de 10 A.

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Qual a corrente de curto-circuito, com duração de 4 segundos, para a qual um fusível NH de 315 A se acha previsto? Entrando na curva, , com os valores t=4 s e fusível de 315 A, obtemos, no eixo das abscissas, I = 3.000 A.

Característica de corte de um fusível limitador

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Bibliografia  Cotrim, Ademaro A.M.B, Instalações Elétricas, Pearson, 2009.

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Instalações Elétricas PROTEÇÕES CONTRA SOBRETENSÕES DPS (Dispositivo de Proteção contra Surtos)

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Introdução  As sobretensões que podem ocorrer em uma instalação elétrica de baixa tensão são classificadas, de acordo com sua origem: 1. Sobretensões transitórias: são aquelas originadas principalmente das descargas atmosféricas e manobras. 2. As sobretensões que são provenientes das descargas atmosféricas, que incidem diretamente nas edificações, em redes aéras de alimentação ou próximos delas, produzem tensões conduzidas e induzidas com impulsos caracterizados por seu valor de crista . 3. Tais sobretensões causam danos frequentes ás instalações , aos equipamentos servidos e aos usuários. 4. A proteção pode ser feita via DPS (Dispositivo de proteção contra surto). 2. Sobretensões temporárias: falhas de isolamento para outra instalação de tensão mais elevada e também a perda do condutor de neutro em esquemas TN e TT.

Surtos induzidos ou indiretos  As descargas atmosféricas podem atingir as linhas de transmissão e distribuição de energia, incidirem diretamente em árvores e estruturas no solo.  As ondas eletromagnéticas originadas pela corrente elétrica que circula no canal da descarga atmosférica se propagam pelo meio (geralmente pelo ar).  induzindo uma corrente elétrica nos condutores metálicos que estiverem em seu raio de alcance.  Estima-se essa distância da ordem de 1 a 3Km

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Surtos conduzidos ou diretos  Ocorre quando uma descarga atmosférica atinge diretamente sobre um componente da instalação, sobre a edificação ou sobre pontos muito próximos a eles.  Todos elementos metálicos ali existentes e o eletrodo de aterramento ficam, por fração de segundo, submetidos a níveis diferentes de tensão.  Essas diferenças de tensão vão gerar correntes de surto que circularão por diversos pontos da estrutura, inclusive, e , no nosso caso, principalmente pela instalação elétrica.

Proteção contra surtos  Somente o SPDA (Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas) não é suficiente, sendo necessários além dele: •

Dispositivos de proteção contra surto (DPS);

•

Existência de um aterramento eficiente e adequado;

•

Sistema de equipotencialização locais (evitar diferença de tensão).

Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS)

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

Tipos de DPS 1. DPS comutador de tensão ou curto-circuitante: é um dispositivo que tem propriedade de mudar bruscamente o valor de sua impedância, de muito alto para praticamente desprezível, em função do aparecimento de um impulso de tensão em seus terminais. Obs. Construídos com centelhadores a gás ou centelhadores a ar. 2. DPS atenuador de tensão ou supressor de surto: tem propriedade de mudar paulatinamente o valor de sua impedância, de muito alto para praticamente desprezível, quando aparece um impulso de tensão em seus terminais. Obs. Construídos com varistores ZnO “ Oxido de Zinco” ou SiC “ Carbeto de Silício. 3. DPS combinado: incorpora no mesmo dispositivo as propriedades dos comutadores e dos atenuadores de tensão.

Centelhardor

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Varistor

Classificação dos DPS

251



252

 Riscos de danos provenientes dos efeitos indiretos gerados pela descargas atmosféricas nas linhas de alimentação que adentrem a edificação “ surtos induzidos” DPS classe II instalado no primeiro nível de proteção. (DPS atenuador de tensão ou combinado)  Riscos de danos provenientes de impacto direto das descargas atmosféricas no SPDA, em outros componentes da instalação ou muito próximo a ela “ surtos conduzidos DPS classe I instalado no primeiro nível de proteção. (DPS comutador de tensão ou combinado).  Classe I: DPS destinado à proteção contra sobretensões provocadas por descargas atmosféricas diretas sobre edificação ou em suas proximidades, com alta capacidade de exposição aos surtos, com capacidade mínima de 12,5 kA de corrente de impulso (I imp) conforme a Norma ABNT 5410, item 6.3.5.2.4-“d”;  Classe II: DPS destinado à proteção contra sobretensões de origem atmosférica transmitidas pela linha externa de alimentação, ou seja, cargas indiretas, assim também contra sobretensões 25 de manobra, com capacidade mínima de exposição aos surtos, de 5kA de corrente nominal (In) conforme a Norma ABNT 5410, item 6.3.5.2.4-“d”;  Classe III: DPS destinado à proteção dos equipamentos eletroeletrônicos, sendo uma proteção fina, de ajuste, proporcionando uma menor tensão residual e, consequentemente, uma proteção efetiva para os equipamentos.

Especificação do DPS: tensão de operação contínua Exemplo: Uma instalação elétrica : 220V/380V, aterramento TN-C, instalação entre fases e PEN. Pela tabela da NBR 5410 temos

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 A IEC 62305-4 convenciona que a corrente elétrica da descarga atmosférica se divide ao longo do SPDA, sendo que , ao chegar ao solo, metade dessa corrente se dispersa nele e a outra metade retorna para a instalação, em função da diferença de tensão que aparece entre os aterramentos da edificação e da fonte de alimentação.

Exemplo de especificação de DPS



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

Níveis de Ligação para DPS

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Bibliografia 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 4: Danos físicos a estruturas e perigos á vida, 1ª Edição, maio 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa, 2004 Versão Corrigida 17.03.2008 . 3. Ademaro A.M.B Cotrim, Instalações Elétricas, Pearson Hall, Ed. 2009.

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Instalações elétricas DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO CONTRA SURTO CONCEITOS INICIAIS

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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DPS : Proteção contra surto por descargas atmosféricas:  Os raios (descargas atmosféricas) quando caem colocam em risco as pessoas, animais e bens.  Danos à propriedade está se tornando um problema cada vez maior à medida que a falha dos dispositivos eletrônicos pode causar perda financeira e até mesmo perda de vida humana.  As descargas atmosféricas diretas e indiretas podem provocar danos aos equipamentos , pessoas e estrutura.

S1: descarga direta  Um raio direto em uma linha de energia ou cabo de dados pode acoplar altas correntes de raio parciais num edifício onde elas se conectam. DPS devem ser instalados para proteção.

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S2: descarga próxima a estrutura  Se um raio atinge perto da estrutura, cria altos campos magnéticos adicionais, que por sua vez induzem picos de alta tensão em sistemas de linha. Acoplamentos indutivos podem causar danos dentro de um raio de até 2 km em torno do ponto de impacto relâmpago. Proteção via DPS.

S3: direto na linha  Um raio direto em uma linha de energia ou cabo de dados pode acoplar altas correntes de raio parciais num edifício onde elas se conectam. DPS devem ser instalados para proteção.

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S4: próxima a linha  Se um raio atinge perto da linha de sinal, cria altos campos magnéticos adicionais, que por sua vez podem induzir magnéticos internamente. Proteção via DPS.

Distribuição típica da corrente do raio, segundo IEC 62305:

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Zonas de proteção via DPS:

Zonas internas de proteção via DPS: LPZ1, LPZ2, LPZ3.

Características dos impulsos IEC 62305:

1: raio direto 10/350 microssegundos simulado 2: raio indireto: 8/20 microssegundos simulado

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Classificação de DPS:

Exemplos em uma edificação:

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DPS para sistema de câmeras:

Os protetores coaxiais DS-BNC oferecem proteção básica(classe I e II) para circuitos de vídeo via cabos coaxiais.

São protetores classe III(proteção fina) destinados a proteger a entrada de alimentação das câmeras e equipamentos.

DPS para sistema antenas:

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Bibliografia: 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 4 , Sistemas elétricos e eletrônicos internos á estrutura, 2015. 2. Lightning protection guide: To assist in the planning and design of lightning and surge protection systems, OBO Bettermann GmbH & Co.KG 2016.

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Instalações Elétricas CÁLCULO DE CORRENTES DE FALTA EM BAIXA TENSÃO (CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO) Cálculos simplificados

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Introdução  Nas instalações elétricas , mesmo nas mais bem projetadas e executadas, ocorrem faltas (curto-circuito).  Essas faltas resultam em sobrecorrentes elevadas.  Os dispositivos de proteção devem atuar com rapidez e segurança, isolando as faltas como o mínimo de danos as linhas e aos sistemas alimentadores.  Se possível, sem alterar substancialmente o funcionamento global da instalação.  Cabos, barras, chaves, disjuntores e demais componentes devem suportar o curto-circuito (falta) por um determinado intervalo de tempo.

Dependência da corrente de falta entre condutores vivos: Em linha de baixa da tensão  Para instalação elétrica de baixa tensão (até 1.000 V em corrente alternada conforme NBR 5410) o valor da corrente de falta (entre condutores vivos), depende: A. Da impedância de toda rede de distribuição de média (acima de1.000V até 36.200V conforme NBR 5410) e de alta tensão que alimenta o defeito; B. Do tipo e da potência das linhas de baixa tensão até o local do defeito; C. Da impedância das linhas de baixa tensão até o local do defeito.; D. Da resistência (impedância) da falta (contato geralmente mais ou menos perfeito), dependendo do arco elétrico; E. Instante do início da falta com relação á onda senoidal da tensão aplicada (fase inicial).

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Características da linhas

Fontes de corrente de falta  São consideradas fontes de corrente de falta os geradores síncronos, os motores e os sistemas das concessionárias de energia elétrica.  Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação, estabelece-se instantaneamente um percurso de baixa impedância entre a fonte e o ponto de falta, produzindo uma corrente de curto-circuito elevada em relação as correntes normais.

Tipo de corrente de curto-circuito: Caso extremo  O fator de potência de curto-circuito é determinado a partir da resistência e da reatância do percurso da corrente de curto circuito.  Se a reatância no percurso for muito maior que a resistência, a corrente de curtocircuito é atrasada em 90° em relação a tensão.  Quando o curto ocorre no instante em que a tensão passa pelo pico (crista), a corrente de curto-circuito passa por zero. Senóide simétrica!

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 Se a reatância no percurso for muito maior que a resistência, a corrente de curto-circuito é atrasada em 90° em relação a tensão.  Quando o curto ocorrer no instante em que a tensão passa por zero, a corrente de curto-circuito começará por zero também, porém, não poderá ter o mesmo eixo de simetria da tensão., porque ficaria em fase com a tensão. Eixo de simetria será deslocado, corrente é assimétrica!

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Cálculo das corrente de curto-circuito (falta)  O cálculo de correntes de falta é muito complexo.  Será apresentado formulação rápida e que apresenta uma razoável precisão em seu cálculo.  Vamos considera que o trecho a montante do transformador (linhas e rede de alta tensão) possua uma potência de curto-circuito infinita, ou seja, com uma impedância de curto-circuito igual a zero. Para simplificar o modelo.

 Vamos calcular a corrente de curto-circuito presumida em uma instalação elétrica de baixa tensão (380V, 220V e 127V).  Para determinar a corrente de curto-circuito presumida é importante definir onde é o ponto de curto-circuito.  Também é importante ter em mãos a corrente inicial de curto-circuito. Ela é a corrente de curto-circuito no secundário do transformador e seu valor é obtido junto ás concessionarias de energia.

Cálculo das corrente de curto-circuito (falta): Sistema trifásico

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

Cálculo das corrente de curto-circuito: Equação reduzida  Podemos simplificar para circuitos com tensões 220V/380V (trifásicos), por:

 Podemos simplificar para circuitos com tensões 127V/220V(trifásicos) , por:

Cálculo das corrente de curto-circuito: Circuitos monofásicos 270

 Podemos simplificar para circuitos com tensões 220V (monofásicos e bifásicos), por:

 Podemos simplificar para circuitos com tensões 127V (monofásicos), por:

Exemplo de Cálculo



Q DQ D

271

2 0 m

X



Q DQ D

Bibliografia  Cotrim, Ademaro A.M.B, Instalações Elétricas, Pearson, 2009.

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2 0 m

X

Instalações Elétricas DIMENSIONAMENTO DO DISJUNTOR EM FUNÇÃO DA CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO PRESUMIDA

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Exemplo de dimensionamento de disjuntor em função da corrente de curto-circuito presumida

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Instalações Elétricas ANÁLISE DE HARMÔNICAS EM UMA INSTALAÇÃO ELÉTRICA COMERCIAL

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Qualidade de energia  A qualidade da energia tem sido alvo de muito interesse e discussão e nos últimos anos.  Distorção harmônica é um tipo específico de energia suja, que é normalmente associada com a crescente quantidade de acionamentos estáticos, fontes chaveadas e outros dispositivos eletrônicos nas plantas industriais.

Avaliação de harmônicas  Tecnicamente, uma harmônica é a componente de uma onda periódica cuja frequência é um múltiplo inteiro da frequência fundamental (no caso da energia elétrica, de 60 Hz).  Harmônicas são um fenômeno contínuo, e não devem ser confundidas com fenômenos de curta duração que duram apenas alguns ciclos.  Estas perturbações no sistema podem normalmente ser eliminadas com a aplicação de filtros de harmônicas.  Esses filtros são essencialmente um conjunto de conjunto de blocos Indutivos, Capacitivos e Resistivos, que ao se associarem de forma inteligente são capazes de criar uma Impedância = 0 (zero) entre a Rede e o Aterramento para todas as Frequências diferentes de 60 Hz.  Os principais equipamentos causadores das harmônicas são: inversores de frequência, variadores de velocidade, acionamentos tiristorizados, acionamentos em corrente contínua ou alternada, retificadores, "drives", conversores eletrônicos de potência, fornos de indução e a arco, "no-breaks" e máquinas de solda a arco.  Altos níveis de harmônicas numa instalação elétrica podem causar problemas para as redes de distribuição das concessionárias, para a própria instalação, e para os equipamentos ali instalados.  As consequências podem chegar até a parada total de equipamentos importantes.

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Instalações Elétricas QUALIDADE DA ENERGIA: CONCEITOS INICIAS DA DISTORÇÃO HARMÔNICA:

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Série de Fourier  É uma ferramenta matemática poderosa, pois permite que uma função não periódica, ou onda distorcida, possa ser representada por uma componente contínua e uma série de funções alternadas .

Harmônicas  Harmônicas são sinais de tensão ou corrente de caráter senoidal cuja frequência é múltiplo inteiro da frequência fundamental (60HZ), ou seja, são perturbações nas formas de onda.

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 A frequência fundamental (1) possui um sinal senoidal perfeito, e que as harmônicas são múltiplas desse sinal (5), as somas das funções correspondentes às formas de onda de todos os sinais existentes na medição compõem um sinal resultante distorcido (T).

 As ordens das harmônicas são classificas conforme sua frequência e sequência.  Como nos sistemas de potência em CA a parte + e – das formas de onda são aproximadamente iguais e teoricamente nenhuma componente contínua (CC) está presente, as harmônicas de ordem par não são geradas.

A deformação da onda de tensão ou de corrente significa que a distribuição de energia elétrica é perturbada e que a Qualidade de Energia não é ótima".

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 O sinal periódico possui conteúdo harmônico quando ele não é senoidal, ou seja, quando possui sinal de onda deformado em relação a uma senóide (Onda fundamental).

Porque as harmônicas são geradas?  Os causadores de harmônicas são cargas não lineares (Fontes chaveadas, equipamentos eletrônicos, cabos de potência e etc..) inseridas no sistema.  A carga é dita não linear quando a corrente que ela absorve não tem a mesma forma da tensão que a alimenta.  Essas cargas normalmente são controladas ou ativadas através de equipamentos que se baseiam nos fundamentos da eletrônica de potência.  Tipicamente, as cargas utilizando a eletrônica de potência são não lineares.  Equipamentos industriais (máquinas de solda,...), motores em corrente contínua, equipamentos de escritório (computadores, máquinas, copiadoras, fax,...), aparelhos domésticos (TV, forno micro-ondas, etc.).

Exemplos de cargas não lineares

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O que as harmônicas podem provocar?  Essas deformações (harmônicas) deterioram a qualidade da energia, dando origem a inúmeros prejuízos, entre eles temos:  Sobrecarga das redes de distribuição por aumento da corrente eficaz.  Aquecimentos excessivos.  Disparos de dispositivos de proteção.  Queda de tensão.  Tensão elevada entre neutro e terra.  Redução do fator de potência.  Perturbação das redes de comunicação ou das linhas telefônicas.  Problemas associados ao funcionamento e desempenho de motores, condutores, envelhecimento dos capacitores, computadores, ruídos dos transformadores e etc.

Impactos das harmônicas  As harmônicas têm um impacto econômico considerável, pois o envelhecimento precoce do material leva a substitui-lo mais tarde, a menos que esse seja sobre dimensionado.

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 As sobrecargas da rede obrigam a aumentar a potência necessária, e implicam, a menos que haja um sobre dimensionamento das instalações, em perdas suplementares.  Como em um efeito cascata a deformação da corrente provoca disparos intempestivos e consequentemente a parada das instalações da produção.

Bibliografia  Cotrim, Ademaro A.M.B, Instalações Elétricas, Pearson, 2009.  Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST-Módulo 8-ANEEL.

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Instalações Elétricas

QUALIDADE DA ENERGIA: DISTORÇÃO HARMÔNICA UM ESTUDO DE CASO

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Distorção Harmônicas Total  Este indicador é o mais utilizado para quantificar harmônicos, sendo adotado como parâmetro pelas principais referências mundiais.  É importante perceber que a DHT pode ser calculada para corrente ou tensão e que a mesma não é uma informação completa, uma vez que apenas seu valor não é suficiente para quantificar a influência dos harmônicos presentes no local de medição no sistema.  É necessário que o especialista analise o valor da DHT e o valor da magnitude da tensão ou corrente para que o mesmo avalie as distorções os efeitos dos harmônicos naquele local.



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Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST

Valores de distorção conforme PRODIST

Analisador de Energia  O analisador de energia é capaz de detectar e registrar as mais variadas grandezas e fenômenos relativos à qualidade da energia elétrica.  Características imprescindíveis da qualidade, conforme módulo 8 dos Procedimentos de distribuição elétrica PRODIST, os seguintes parâmetros elétricos, que devem ser observados respeitando limites estabelecidos:

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 Tensão em regime permanente;  Fator de potência;  Harmônicos;  Desequilíbrio de tensão;  Flutuação de tensão (FLICKER);  Variações de tensão de curta duração;  Variação de frequência.

Instrumento utilizado para o estudo de caso:RE6000

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Diagrama de ligação do analisador de energia no quadro elétrico

Faremos duas medições: medição 1 e medição 2

Quadro 1 : medição 2

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Quadro 2: medição 2

Instrumento colocado para avaliar a distorção harmônica em um ambiente residencial: quadro 1

Medição no quadro de distribuição

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Medição em ambiente industrial: quadro 2

Medição em ambiente industrial

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Medição na Fase C: quadro 2

Medição fase C: Tensão C (quadro 2)

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Bibliografia  Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST-Módulo 8-ANEEL.

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Instalações elétricas INFLUÊNCIA DAS HARMÔNICAS NO FATOR DE POTÊNCIA EM INSTALAÇÕES ELÉTRICAS

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Cargas lineares e não-lineares:  Uma carga linear é aquela em que a corrente elétrica do circuito que a alimenta não possui outras componentes (harmônicas) de frequência além de 60Hz.  Na maioria das instalações elétricas atuais, a carga é não linear, ou seja, além da componente de 60Hz, existem outras componentes (harmônicas) múltiplas da componente de 60Hz.

Fator de potência influenciado pelas harmônicas:

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Potência aparente de um sistema não-linear:  A potência aparente em um sistema não –linear é maior que um sistema com cargas lineares.

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Exemplo carga não-linear: Uma carga possui 250KVA relativos á corrente fundamental (60Hz) e 270KVA relativos a valores que representam a soma da corrente fundamental com correntes em outras frequências harmônicas, qual o valor da distorção e fator de potência?

Bibliografia: Ademaro Cotrim, Instalações elétricas Editora Pearson, Ed.209

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Instalações Elétricas ATERRAMENTO EM BAIXA TENSÃO NA VISÃO DA NBR 5410:2004

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

296

Introdução  Aterramento é a ligação de estruturas ou instalações com a terra, a fim de se estabelecer uma referência para a redes elétrica e permitir que fluam para a terra correntes elétricas de natureza diversas, tais como:  correntes de raios;  descargas atmosféricas;  correntes de filtros, supressores de surtos e para-raios de linha;  correntes de faltas (defeitos=curto-circuito) para a terra.

Tipos básicos de aterramento  Aterramento funcional: consiste na ligação á terra de um dos condutores do sistema (geralmente o neutro) e está relacionado ao funcionamento correto, seguro e confiável da instalação.  Aterramento de proteção: consiste na ligação á terra das massas e dos elementos condutores estranhos á instalação, visando á proteção contra choques por contato direto.  Os critérios de aterramento de instalações elétricas de baixa tensão encontram-se bem estabelecidos na norma NBR 5410:2008.  Podendo ser complementados pela NBR 5419:2015

Aterramento informações NBR 5419/2008  O aterramento único para toda a instalação elétrica deve ser integrado á estrutura da edificação – o eletrodo de aterramento preferencial em uma edificação é o constituído pelas armaduras de aço embutidas no concreto das fundações das edificações.  O aterramento do neutro deve ser feito somente na entrada da edificação – daí em diante, o neutro recebe o tratamento de um condutor vivo (energizado) – esquema TN-S.

297

Vantagens da integração dos aterramentos  Equipotencialização de massas metálicas;  Unificação das referências de terra;  Redução da resistência de aterramento da instalação, em função da maior área da malha.

Esquemas de aterramento e de Proteção Associado  As redes de distribuição são classificadas segundo diversos esquemas de aterramento.  Os esquemas de aterramento diferem entre si em função da situação da alimentação e das massas com relação á terra.  X= identifica a situação da alimentação em relação á terra:  T= sistema diretamente aterrado;  I = sistema isolado ou aterrado por impedância;  Y= identifica a situação das massas da instalação com relação á terra:  T= massas diretamente aterradas;  N = massas ligadas ao ponto de alimentação, onde é feito o aterramento.  Z= Disposição dos condutores de neutro e proteção:  S= condutores de neutro e de proteção separados;  C = neutro e de proteção combinados em um único condutor (PEN)

298

Esquema TNS

Neutro aterrado na entrada!

O condutor neutro e o condutor de proteção são distintos! O esquema TN possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutores de proteção.

Esquema TN-C-S

Neutro aterrado na entrada!

Esquema TN-C-S, em parte do qual as funções de neutro e de proteção são combinadas em um único condutor

O esquema TN possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutores de proteção.

299

Esquema TNC

Neutro aterrado na entrada!

Esquema TN-C, no qual as funções de neutro e de proteção são combinadas em um único condutor, na totalidade do esquema. O esquema TN possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, sendo as massas ligadas a esse ponto através de condutores de proteção.

Esquema TT

Neutro aterrado na entrada! O esquema TT possui um ponto da alimentação diretamente aterrado, estando as massas da instalação ligadas a eletrodo(s) de aterramento eletricamente distinto(s) do eletrodo de aterramento da alimentação.

300

Condutores de proteção  O condutor de proteção tem por função o aterramento das massas metálicas de equipamentos elétricos.  A NBR 5410:2004 considera a continuidade do condutor de proteção vem a ser um dos cinco ensaios básicos a que uma instalação deve ser submetida quando do seu comissionamento.

Aterramento em armaduras  O uso das armaduras do concreto da edificação como elementos naturais do sistema de aterramento e de proteção contra descargas atmosféricas permite uma distribuição da corrente do raio entre as colunas, como consequente redução dos campos magnéticos no interior da estrutura, beneficiando, também a equalização dos potenciais.  Nos casos em que a infraestrutura de aterramento da edificação for constituída pelas próprias armaduras embutidas no concreto das fundações (armaduras de aço das estacas, dos blocos de fundação e vigas baldrames), pode-se :  considerar que as interligações naturalmente existentes entre estes elementos são suficientes para se obter um eletrodo de aterramento com características elétricas adequadas, sendo dispensável qualquer medida suplementar.  Nas fundações em alvenaria, a infraestrutura de aterramento pode ser constituída por fita, barra ou cabo de aço galvanizado imerso no concreto das fundações, formando um anel em todo o perímetro da edificação.  A fita, barra ou cabo deve ser envolvido por uma camada de concreto de no mínimo 5 cm de espessura, a uma profundidade de no mínimo 0,5 m.

301

302

303

304

Resistência de aterramento em fundações

 R   1,57  3 V

305

R

0,55   A

ATERRAMENTO EM BAIXA TENSÃO TENSÕES DE TOQUE E PASSO EM UMA MALHA DE ATERRAMENTO

306

Tensão de toque É aquela a que está sujeito o corpo humano quando em contato com partes metálicas (massa) acidentalmente energizadas.

 É aquela a que está sujeito o corpo humano quando em contato com partes metálicas (massa) acidentalmente energizadas.  O potencial de toque máximo permissível entre a mão e o pé, para causar fibrilação ventricular, é o produzido pela corrente limite de Dalziel. Esse limite pode ser expresso de maneira quantitativa por:

Tensão de passo  As tensões de passos ocorrem quando, entre os membros de apoio (pés), aparecem diferenças de potencial. Isso ocorre quando os pés estão posicionados sobre linhas equipotenciais diferentes.

307

•

As linhas equipotenciais se formam na superfície do solo quando do escoamento da corrente de curto-circuito.

•

Se durante a falha os dois pés estiverem sobre a mesma linha equipotencial ou se um único pé estiver sendo usado como apoio, não haverá a tensão de passo.

 O potencial de passo máximo (Vpasso máximo) tolerável é limitado pela máxima corrente permissível pelo corpo humano que não causa fibrilação e pode ser calculado por :

308

Bibliografias 1. Instalações elétricas de Baixa Tensão – NBR 540:2005 2. Instalações elétricas industriais, João Mamede Filho- 8.ed – Rio de Janeiro : LTC,2010.

309

Instalações Elétricas VALORES DA RESISTIVIDADE APLICANDO PALMER

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

310

Medições de resistividade em campo: 4,5m

B

A

10m

Instrumento utilizado:

MTD – 20KWe Termômetro digital e medidor de resistividade

311

Resultado das medições:

ESTACAS CRAVADAS 40CM ; p = 40cm.

MEDIÇÃO 1: 376 𝛀������ MEDIÇÃO 2: 332𝛀�

Fatores que influenciam a resistência de aterramento:  Vários fatores influenciam na resistência de um aterramento de um eletrodo ou de uma associação deles.  O que pesa realmente é a resistividade mais circunvizinha aos eletrodos.  De uma certa forma, pode-se resumir os fatores em dois grupos:  resistividade do solo nas adjacências dos eletrodos;  geometria dos eletrodos (dimensão e forma).  Quanto aos eletrodos, pode-se considerar as suas dimensões, formas, número empregado, o posicionamento relativo e o espaçamento entre eles.

Eletrodo de aterramento constituído por hastes: 312

Resistência de aterramento com hastes em paralelo em linha: 313

Assistir aula A-80 e A-30

Recomendações:  Assistir as aula A-80 e A-30 elas apresentam soluções de geometria de aterramento e tratamento químico do solo;

Subsistema de aterramento conforme NBR 5419-3/2015  Quando se tratar da dispersão da corrente de descarga atmosférica para a terra , o método mais importante de minimizar qualquer sobretensão potencialmente perigosa é estudar e aprimorar a geometria e as dimensões do subsistema de aterramento.  Deve ser obter a menor resistência de aterramento possível, compatível com o arranjo do eletrodo, a topologia e a resistividade do solo no local.  Na impossibilidade do aproveitamento das armaduras das fundações, o arranjo a ser utilizado consiste em condutor em anel, externo á estrutura a ser protegida, em contato com o solo por pelo menos 80% do seu comprimento total, ou elemento condutor interligando as armaduras descontínuas da fundação (sapatas). 314

315



 O eletrodo de aterramento em anel deve ser enterrado na profundidade de no mínimo 0,5m e ficar posicionado á distância de 1m ao redor das paredes externas. 316

 No caso de impossibilidade técnica da construção do anel externo á edificação , este pode ser instalado internamente. Nesse caso, devem ser tomadas medidas visando minimizar os riscos causados por tensão superficiais. (seção 8)

Subsistema de aterramento conforme NBR 5419-3/2015 matérias utilizados

Tabela 1: Material, configuração e dimensões mínima dos condutores de eletrodo de aterramento , tabela 7 da NBR 5419/2015 parte 3.

317

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 3 , Danos físicos as estruturas e perigos á vida , maio 2015.

Eletrodo de aterramento  Toda edificação deve dispor de uma infraestrutura de aterramento, denominada “eletrodo de aterramento”, sendo admitidas as seguintes opções: a) preferencialmente, uso das próprias armaduras do concreto das fundações;ou b) uso de fitas, barras ou cabos metálicos, especialmente previstos, imersos no concreto das fundações; ou c) uso de malhas metálicas enterradas, no nível das fundações, cobrindo a área da edificação e complementado, quando necessário, por hastes verticais e/ou cabos dispostos radialmente (“pés-de-galinha”).

Anel de aterramento  As descidas deverão ser terminadas em um anel de aterramento feito com cabo de cobre nu de 50 mm2 que deverá circundar toda a edificação.  Poderão ser utilizadas hastes de aterramento distribuídas ao longo do anel de aterramento para melhorar o desempenho do aterramento, sendo colocada, no mínimo, uma haste em cada cabo de descida.

Resistência de aterramento  Cálculos de resistência de aterramento (próprias e mutuas) de geometrias de eletrodos complexas e também de perfis de potenciais no solo exigem a disponibilidade de programas para computador.  Esses programas permitem a simulação do comportamento de grupos de eletrodos de aterramento não-interligados (malha principal e malhas flutuantes), compostos por condutores horizontais e verticais, lançados em solos homogêneos ou estratificados em modelos de múltiplas camadas.

318

 Para geometrias simples de aterramento, em solos de resistividade uniforme r (em V ⋅ m), são aplicáveis formulações especificas, que serão apresentadas a seguir.

Resistividade em função do tipo de solo

Resistência de aterramento  As expressões mais simples de resistência de aterramento correspondem aos seguintes eletrodos ao nível do solo (ambos de geometria circular e de raio r):

Haste de aterramento: Cálculo da resistência 319

 A resistência de aterramento de uma haste vertical de comprimento l e raio a (ambos em metros) é dada pela expressão abaixo:

Hastes de aterramento interligadas

320

Quantidade de hastes de aterramento interligadas

Suponha que necessitamos de um sistema de aterramento com resistência máxima de 10𝝮� . Quantas hastes são necessárias?

Malha fechada  A formula para o calculo da resistência de malhas fechadas considera apenas a sua área (A, em m2) e a extensão total de cabo enterrado (L, em m), além do valor da resistividade do solo, sendo aplicável a seguinte formula:

Uma malha de aterramento de 10.000 m2, com um total de 2.200 m de cabo enterrado em um solo com resistividade de 100 𝛀�. m apresentará uma resistência de 0,5𝛀�.

321

Aterramento em cruz  Para o eletrodo em forma de cruz (com quatro braços de extensão l e raio a), aterramento típico de torres de telecomunicações, temos a seguinte expressão:

Uma torre com um aterramento em cruz, formado por quatro eletrodos de 15 m x50 mm2 (a =4,58 mm), em um solo de 500 𝝮��.m, apresentará uma resistência de 21,7 𝝮�.

Medição da resistividade do solo

Método Wenner

322

323

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações elétricas de baixa tensão, 2004. . 2. Júlio Niskier, Instalações Elétricas, Editora LTC 5ª edição 2010.

324

Instalações Elétricas MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO MÉTODO DE QUEDA DE POTENCIAL

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

325

Método queda de potencial  Método da queda de potencial: é recomendado para medição da resistência de aterramento através de equipamento específico, o terrômetro.  Consiste em fazer circular uma corrente através da malha de aterramento sob ensaio por intermédio de um eletrodo auxiliar de corrente e medir a tensão entre a malha de aterramento e o terra (terra remoto) por intermédio de uma sonda ou eletro auxiliar de potencial.

Medição

I : corrente de ensaio S: borne para a sonda ou eletrodo auxiliar de potencial. H: borne para o eletrodo auxiliar de corrente E: borne para a malha de aterramento sob medição

Circuitos de medição  Circuito de corrente: O eletrodo de corrente é constituído por uma ou mais hastes metálicas gravadas firmemente no solo, afim de garantir a menor resistência de aterramento do conjunto.  Circuito de potencial: O eletrodo de potencial é constituído por uma ou mais hastes metálicas gravadas firmemente no solo, afim de garantir menor resistência de aterramento do eletrodo.

326

Processo de medição  No processo de medição o eletrodo de potencial deve ser deslocado ao longo de uma direção predefinida, a partir da periferia do sistema de aterramento sob ensaio, em intervalos regulares de medição iguais a 5% da distância d. Fazendo a leitura da resistência em cada posição, obtém-se, a curva de resistência em função da distância.

Curva de resistência do eletrodo pontual

R: resistência obtida variando a distância da sonda desde d=D. Rv: valor verdadeiro do aterramento.

Curva de resistência do aterramento

327

X: área de influência do sistema de aterramento sob medição E. Y: Zona de patamar de potencial. Z: Área de influência do eletrodo auxiliar de corrente H. Rv: Resistência do aterramento sob medição (valor verdadeiro da resistência do aterramento do sistema E). a,b,c: Curvas de resistência de aterramento em função do espaçamento e posição dos eletrodos auxiliares de potencial e corrente.

Medição  Para verificação do trecho horizontal (patamar) da curva quando da aplicação do método de queda de potencial:  O eletrodo de corrente H deve estar a uma distância d da periferia do sistema de aterramento sob ensaio (E) de pelo menos três vezes a maior dimensão deste sistema.  Mudar a posição do eletrodo de potencial S em 5% de d para a direita S1, e para esquerda S2 da posição inicial de S.  Para garantir que as medições estão executadas sem sobreposição das áreas de influência do sistema de aterramento e o eletrodo de corrente: Se a porcentagem entre a diferença dos valores medidos com o eletrodo de potencial em S1 e S2 e o valor medido em S não ultrapassa 10%.

328

 Para minimizar os erros nas medições os eletrodos de corrente e potencial devem estar alinhados e na mesma direção e sentido.

Resultado da medição  Se os três resultados forem substancialmente semelhantes, a média das três leituras é tomada como sendo a resistência de aterramento .  Do contrário, o ensaio deve ser repetido com um espaçamento maior.

Limitações do método queda de potencial a) Instalações urbanas em regiões densamente povoadas: é impossível lançar os circuitos de corrente e potencial nas distâncias necessárias para fazer uma medição confiável. b) sistemas de aterramento de grandes dimensões: necessidade de estender os circuitos de corrente e potencial distâncias muito grandes, as vezes vários quilômetros, o que dificulta a medição. Resistências baixas e inferiores a 1ohm (aterramento de SPDA estrutural).

329

Exemplo de instrumento

Exemplo de medição

15m d=3x10=30metros

Bibliografia 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5410 – Instalações Elétricas de Baixa, 2004 Versão Corrigida 17.03.2008 . 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas – NBR 15749 – Medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo e de aterramento.

330

Instalações Elétricas MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO ALICATE TERRÔMETRO

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

331

Alicate Terrômetro  Esse medidor consiste em um gerador C.A , que aplica uma tensão numa bobina com N espiras, cujo núcleo ferromagnético envolve um circuito fechado, conforme figura abaixo:

Com a bobina M (nespiras), mede-se a corrente do circuito.

332

333

Restrições  Só pode ser aplicado quando existir um circuito fechado (laço), O equipamento não pode ser aplicado na medição de eletrodo que não formam parte do laço.  A resistência de aterramento que fecha o laço deve ser muito menor que a resistência do aterramento sob medição.  A distância entre o aterramento sob medição e o mais próximo dos aterramentos que fecham o laço deve ser suficientemente grande para que as zonas de influências não apresentem superposição.  No caso de um edifício com múltiplas descidas do SPDA, não se pode aplicar o método para determinar a resistência de aterramento do conjunto. Se o conjunto estiver interconectado em anel, pode ser incorrer no erro de se estar medindo a resistência do laço fechado quando se envolve a descida do SPDA.

Bibliografia  ABNT NBR 15749, Medição de Resistência de Aterramento e de Potenciais na Superfície do Solo em Sistemas de Aterramento, 2009.

334

SPDA – SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARAGS ATMOSFÉRICAS

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

335

Introdução  O SPDA (Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas) é um sistema completo utilizado para minimizar os danos físicos causados por descargas atmosféricas na estrutura.  O SPDA externo é constituído de um subsistema de captação, um subsistema de descida e um subsistema de aterramento.  Subsistema de captação: utiliza elementos metálicos dispostos em qualquer direção, que são projetados e posicionados para interceptar as descargas atmosférica.  Subsistema de descida: conduz a corrente da descarga atmosférica desde o subsistema de captação até o subsistema de aterramento.  Subsistema de aterramento: é responsável por conduzir e dispersar a corrente da descarga atmosférica na terra.  Instalações metálicas: são elementos metálicos ao longo da estrutura que será protegida, que podem se tornar caminho para a corrente de descarga atmosférica.  tubulações, escadas, janelas e portas metálicas, trilhos de elevadores, coifas, dutos de ar condicionado, armadura de aço da estrutura e peças metálicas estruturais.

Subsistema de captação

Subsistema de descida

336

Subsistema de aterramento

Subsistema de descida  Tem o propósito de reduzir a probabilidade de danos devido á corrente da descarga atmosférica fluindo pelo SPDA.  Os condutores de descidas devem ser arranjados afim de proverem:  Diversos caminhos paralelos para corrente elétrica;  Menor comprimento possível do caminho da corrente elétrica;  A equipotencialização com as partes condutoras de uma estrutura deve ser feita.  Para melhor distribuição das correntes das descargas atmosféricas devem ser consideradas interligações horizontais com os condutores de descida, ao nível do solo, e em intervalos entre 10 a 20m, conforme a classe do SPDA.

Fonte: NBR 5419 parte 3 de 2015 É aceitável que os espaçamento tenha no máximo 20% além dos valores da tabela!  Um condutor de descida deve ser instalado, preferencialmente , em cada canto saliente da estrutura, além dos condutores impostos pela distância de segurança.

Fonte: NBR 5419 parte 3 de 2015 337

 Não é recomendável que os condutores de descida sejam instalados em calhas ou tubulações pluviais mesmo que sejam cobertos por matérias isolantes. A umidade no dutos pluviais aumenta a possibilidade de corrosão.

Material

Configuração

Área de Seção mínima (mm2)

Comentários

Fita maciça (d)

35

Espessura 1,75mm

Arredondado maciço

35

Diâmetro 6mm

Encordoado

35

Diâmtero de cada fio cordoalha 2,5mm

Arredondado maciço (b)

200

Diâmetero 16mm

Fita maciça

70

Espessura 3mm

Arredondado maciço

70

Diâmetro 9,5 mm

Encordoado

70

Diâmetero de cada fio cordoalha 3,5mm

Arredondado maciço (b)

200

Diâmetero 16mm

Arredondado maciço

50

Diâmetero 8mm

50

Diâmetero de cada fio cordoalha 3mm

Cobre

Alumínio

Aço cobreado IACS 30% Encordoado

338

Arredondado maciço

50

Diâmetero 8mm

Encordoado

70

Diâmetero de cada fio cordoalha 3,6mm

Fita maciça

50

Espessura 2,5 mm

Arredondado maciço

50

Diâmetero 8mm

Encordoado

50

Diâmetero de cada fio cordoalha 1,7mm

Arredondado maciço (b)

200

Diâmetero 16mm

Fita maciça

50

Espessura 2mm

Arredondado maciço

50

Diâmetero 8mm

Encordoado

70

Diâmetero de cada fio cordoalha 1,7mm

Arredondado maciço (b)

200

Diâmetro 16mm

Alumínio cobreado IACS 64%

Aço galvanizado a quente (a)

Aço inoxidável (c )

Fonte: NBR 5419 parte 3 de 2015

 A tabela de condutores de captação, descidas e aterramento foi aprimorada com novos materiais (aço cobreado, alumínio cobreado), e algumas dimensões mínimas e tolerâncias foram estabelecidas. Aprimorada.

Nota : Essa tabela não se aplica aos materiais utilizados como eletrodos naturais. Material, configuração e área de seção mínima dos condutores de captação, hastes captores e condutores de descidas, tabela 6 da NBR 5419/2015 parte 3.

339

Subsistema de Captação  A probabilidade de penetração da corrente de descarga atmosférica na estrutura é consideravelmente limitada pela presença de subsistema de captação.  O Subsistema de captação pode ser composto pela combinação de : hastes (incluindo mastros), condutores suspensos e condutores em malha.  O posicionamento dos captores dependo do método do SPDA: Malha (Gaiola de Faraday), Franklin ou Esferas Rolantes. -

MÉTODO DE PROTEÇÃO

CLASSE DE SPDA

RAIO DA ESFERA ROLANTE – R (m)

MÁXIMO AFASTAMENTO DOS CONDUTORES DE MALHAS (m)

ESPAÇAMENTO ENTRE AS DESCIDAS

I

20

5X5

10

II

30

10 X 10

10

III

45

15 X 15

15

IV

60

20 X 20

20

(m)

Fonte: NBR 5419 parte 3 de 2015

Fonte: NBR 5419 parte 3 de 2015 340

ÂNGULO DE PROTEÇÃO

FIGURA 1

Subsistema de captação: Posicionamento

O volume provido por um mastro é definido pela forma de um cone circular cujo vértice está posicionado no eixo do mastro.

341

Subsistema de captação: Posicionamento

h1: é altura do mastro O ângulo 𝜶1 corresponde altura h1 acima da superfície da cobertura. O ângulo 𝜶2 corresponde á altura h2= h1 + H e o plano de referência é o solo.

342

Subsistema de captação

Subsistema de captação

O adequado posicionamento do subsistema de captação ocorre se nenhum ponto da estrutura entrar em contato com a esfera fictícia rolando ao redor e no topo.

-

MÉTODO DE PROTEÇÃO

CLASSE DE SPDA

RAIO DA ESFERA ROLANTE – R (m)

MÁXIMO AFASTAMENTO DOS CONDUTORES DE MALHAS (m)

ESPAÇAMENTO ENTRE AS DESCIDAS

I

20

5X5

10

II

30

10 X 10

10

III

45

15 X 15

15

IV

60

20 X 20

20

(m)

Fonte: NBR 5419 parte 3 de 2015

Subsistema de captação: posicionamento dos captores em Malha (Gaiola de Faraday)

343

ÂNGULO DE PROTEÇÃO

FIGURA 1

 Um SPDA gaiola (malha) é considerado um bom método de captação para proteger superfícies planas.  Os condutores devem ser instalados:  Na periferia da cobertura  Nas saliências da cobertura da estrutura;  Nas cumeeiras dos telhados.

Subsistema de aterramento  Esse subsistema tem a função de conduzir com eficiência a corrente de descarga atmosférica para o solo (terra).  Sob o ponto de vista da proteção contra descargas atmosféricas, uma única infraestrutura de aterramento integrada é preferível e adequada para todos propósitos, ou seja, o eletrodo de aterramento deve ser comum.  Na impossibilidade do aproveitamento das armaduras das fundações das edificações, o arranjo a ser utilizado consiste em um condutor em anel, externo á estrutura a ser protegida em contato com o solo.

Comprimento do eletrodo de aterramento em função da classe conforme NBR 5419/2015 parte 3. 344

 O eletrodo de aterramento em anel deve ser enterrado na profundidade de no mínimo 0,5m e ficar posicionado em uma distância de aproximadamente 1m ao redor das paredes externas.

1m

1m Profundidade mínima 0,5 m

Dimensões mínimas

345

Configuração Material

Cobre

Eletrodo não cravado

50mm2

Diâmetero de cada fio cordoalha 3mm

Arredondado maciço (c )

50mm2

Diâmetro 8mm

50mm2

Espessura mínima 2mm

Fita maciça (c )

_ _

15mm

_

Tubo

20mm

_

Espessura da parede 2mm

Arredondado maciço (a,b)

16mm

Diâmtero 10mm

_

_

Espessura da parede 2mm

Fita maciça (a ) _

90mm2

Espessura 3mm

Encordoado

_

70mm2

_

Arredondado maciço (d)

12,7mm 70mm2

Diâmetero de cada fio cordoalha 3,45mm

Aço galvanizado Tubo (a,b) á quente

25mm

Encordoado (g) Arredondado Aço inoxidável maciço (e ) Fita maciça

15mm

Fonte: NBR 5419 parte 3 de 2015

Isolação elétrica do SPDA externo

346

Comentários

Encordoado (c ) _

Arredondado maciço

Aço cobreado

Eletrodo cravado (Diâmetro)

Diâmtero 10mm 100mm2

Espessura mínima 2mm

 A isolação elétrica entre o subsistema de captação ou de condutores de descida e as partes metálicas estruturais, instalações metálicas e sistemas internos, representa uma distância de segurança entre essas partes.  A isolação elétrica evita indução eletromagnética e centelhamento perigoso.

Isolação elétrica do SPDA externo



347

Nível de proteção do SPDA

Ki

I

0,08

II

0,06

III e IV

0,04

Isolação elétrica do SPDA externo

Fonte: NBR 5419 Parte 3 de 2015

Fonte: NBR 5419 Parte 3 de 2015

348

Isolação elétrica do SPDA externo: Exemplo distância entre descida

Para feito de exemplo: SPDA classe III, 3 descidas e material isolante tijolo.

349

Bibliografia 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos á vida, 1ª Edição, maio 2015.

Conceitos iniciais de SPDA:externo  Sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas: é a parte do SPDA constituído em um subsistema de captação, um sistema de descida e um subsistema de aterramento.  SPDA externo isolado da estrutura a ser protegida: possui subsistema de captação e o subsistema de descida posicionados de tal forma que o caminho da corrente da descarga atmosférica não fique em contato com a estrutura a ser protegida.  SPDA externo não isolado da estrutura a ser protegida: SPDA com um subsistema de captação e um subsistema de descida posicionados de tal forma que o caminhão da corrente de descarga atmosférica esteja em contato com a estrutura a ser protegida.

SPDA externo isolado

350

SPDA externo não isolado

351

Conceitos iniciais de SPDA: externo  Condutor em anel: condutor formando um laço fechado ao redor da estrutura e interconectando os condutores de descida para a distribuição da corrente até o subsistema de aterramento.  Eletrodo de aterramento em anel: eletrodo de aterramento formando um anel fechado ao redor da estrutura, em contato com a superfície ou abaixo do solo.  SPDA estrutural: utiliza eletrodo embutido nas fundações ou as prórpias armaduras como parte integrante do SPDA.  Instalações metálicas: elementos metálicos ao longo da estrutura a ser protegida que podem se tornar caminho para a corrente de descarga atmosférica, como tubulações , escadas, trilhos dos elevadores, coifas, dutos de ar condicionado, armadura de aço e peças metálicas estruturais.  Conexão de ensaio: conexão projetada para facilitar ensaios e medições em subsistemas do SPDA.  Classe de SPDA: número que denota a classificação de um SPDA de acordo com o nível de proteção para o qual ele é projetado.  Componente natural do SPDA: componente condutivo não instalado especificamente para proteção contra descarga atmosféricas, mas que pode ser integrado ao SPDA ou que , em alguns casos, pode prover de uma ou mais partes do SPDA.  Exemplos de SPDA natural: captor natural (estrutura e telhas metálicas), descida natural (perfis metálicos), eletrodo de aterramento natural (armaduras providas de continuidade elétrica)

Componentes naturais de um SPDA : NBR 5419-3/2015  As seguintes partes podem ser consideradas como captores naturais: 1. Chapas metálicas cobrindo a estrutura a ser protegida, desde que:  A continuidade elétrica entre as diversas partes seja feita de forma duradoura ( solda forte, caldeamento, firsamento,costurado, aparafusado ou conectado com parafuso e porca);  A espessura da chapa não seja menor que t` da tabela abaixo:

352

 A espessura de folha metálica não seja menor que o valor t fornecido na tabela 3 da NBR 5419-3/2016. Se for necessário precauções contra perfuração ou ser for necessário considerar os problemas com pontos quentes.

2. Componentes metálicos de construção de cobertura (treliças, ganchos de ancoragem, armadura de aço da estrutura etc). 3. Partes metálicas , como grades, tubulações , coberturas de para peitos , porém que sejam instaladas de forma permanente, ou seja, que sua retirad desconfigura a 353

característica da estrutura e que tenham seções não inferiores as especificadas para componentes captores. 4. Tubulações metálicas e tanques na cobertura , desde que eles sejam construídos de material com espessuras e seções transversais de acordo com tabela a seguir.

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355

Nota : Essa tabela não se aplica aos materiais utilizados como eletrodos naturais. Tabela 7: Material, configuração e área de seção mínima dos condutores de captação, hastes captores e condutores de descidas, tabela 6 da NBR 5419/2015 parte 3.

Fixação e conexão NBR 5419-3/2015  Fixação: elementos captores e condutores de descidas devem ser firmemente fixados de forma que as forças eletrodinâmicas ou mecânicas acidentais não causem afrouxamento.

356

Exemplo arranjo de condutores nos cantos fazendo ângulo de 90° A força empurra a emenda para o lado de fora!

 Fixação dos condutores do SPDA deve ser realizada em distância máxima: 1) até 1m para condutores flexíveis (cabos e cordoalhas) na horizontal. 2) até 1,5 m para condutores flexíveis (cabos e cordoalhas) na vertical ou inclinado. 3) até 1m para condutores rígidos (fitas e barras) na horizontal. 4) até 1,5 m para condutores rígidos (cabos e cordoalhas) na vertical ou inclinado.  O número de conexões ao longo dos condutores deve ser menor possível.  Conexões devem ser feitas de forma segura e por meio de solta elétrica ou exotérmica e conexões mecânica de pressão (se embutidas em caixa de inspeção) ou compressão.  Não são permitidas emendas em cabos de descida, exceto, o conector de ensaios (1,5m a partir do piso) para acesso ao ensaios.

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 1 , Princípios gerais, maio 2015. . 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 3 , Danos físicos as estruturas e perigos á vida , maio 2015.

Classe do SPDA 357

 O SPDA possui características que são determinadas pelas características da estrutura a ser protegida e pelo nível de proteção considerado para descargas atmosféricas.  A NBR 5419/2015 apresenta as quatro classe de SPDA (I a IV), conforme tabela abaixo:

 A classe pode ser caracterizada por : Dados dependentes da classe de SPDA são:  parâmetros da descarga atmosférica;  raio da esfera rolante (método eletromagnético), tamanho da malha (Gaiola de Faraday) e ângulo de proteção (Frankilin);  Distância entre condutores de descida e dos condutores em anel;  Distância de segurança contra centelhamento perigoso;  Comprimento mínimo dos eletrodos de terra.  A eficiência de cada classe de SPDA é fornecida e pela NBR 5419-2/2015 Anexo B.  A classe do SPDA requerido deve ser selecionada com base em uma avaliação de risco (NBR 5419-2/2015) e vimos nas aulas de gerenciamento de risco (aula 1,aula 2,aula 3,aula 4 e aula 5).  Quanto maior for a sintonia e a coordenação entre os projetos e execuções das estruturas a serem protegidas e do SPDA, melhores serão as soluções adotadas, possibilitando otimizar custo dentro da melhor solução técnica possível.  O próprio projeto da estrutura, preferencialmente, deve viabilizar a utilização das partes metálicas deste como componentes naturas do SPDA. 358

Classe do SPDA : parâmetros da descarga atmosférica

359

Classe de SPDA

Tabela 4: valores do raio da esfera e reticulado da malha , Tabela 2 e 4 da NBR 5419/2015 parte 3 E é aceitável que o espaçamento dos condutores de descidas tenha no máximo 20% além dos valões da tabela acima

Eficiência da classe do SPDA  A probabilidade (PB) de uma descarga atmosférica provocar danos a uma estrutura é dado pela tabela abaixo:

360

Componentes naturais de um SPDA : NBR 5419-3/2015  As seguintes partes podem ser consideradas como captores naturais: 1. Chapas metálicas cobrindo a estrutura a ser protegida, desde que:  A continuidade elétrica entre as diversas partes seja feita de forma duradoura ( solda forte, caldeamento, firsamento,costurado, aparafusado ou conectado com parafuso e porca);  A espessura da chapa não seja menor que t` da tabela abaixo:

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 A espessura de folha metálica não seja menor que o valor t fornecido na tabela 3 da NBR 5419-3/2016. Se for necessário precauções contra perfuração ou ser for necessário considerar os problemas com pontos quentes.

2. Componentes metálicos de construção de cobertura (treliças, ganchos de ancoragem, armadura de aço da estrutura etc). 3. Partes metálicas , como grades, tubulações , coberturas de para peitos , porém que sejam instaladas de forma permanente, ou seja, que sua retirad desconfigura a característica da estrutura e que tenham seções não inferiores as especificadas para componentes captores.

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4. Tubulações metálicas e tanques na cobertura , desde que eles sejam construídos de material com espessuras e seções transversais de acordo com tabela a seguir.

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 1 , Princípios gerais, maio 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 2 , Gerenciamento de risco, maio 2015. 3. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 3 , Danos físicos as estruturas e perigos á vida , maio 2015.

SPDA esfera rolante: eletrogeométrico  Prevê que o volume de proteção de um elemento captor seria definido por um cone com vértice na extremidade do captor, delimitado pela rotação de um segmento de circulo tangente ao solo.  O raio deste segmento de circulo é função do nível de proteção desejado para a instalação.

Somente captor único protege apenas uma parte da igreja (deixando desprotegida a quina acima da curva cheia), fazendo-se necessário mais um na ponta da nave da igreja para complementar a proteção.

363

SPDA esfera rolante: eletrogeométrico  O modelo eletrogeométrico é compatível com a constatação pratica de que estruturas muito altas são suscetíveis de serem atingidas por descargas laterais.  Efetivamente, se a estrutura tiver uma altura superior à distancia R, um elemento captor no seu topo não garantirá uma proteção adequada, pois o segmento de circulo tangente ao solo tocará lateralmente na estrutura.

 A analise até aqui apresentada foi conduzida considerando-se apenas duas dimensões.  A extensão deste modelo para três dimensões resulta no conceito da “esfera rolante”.  Pode-se visualizar que se esta esfera for rolada por toda a área de uma instalação protegida por uma determinada geometria de elementos captores, ela não poderá́ nunca tocar em qualquer parte que não seja ele- mento captor.  As partes da edificação eventualmente tocadas pela esfera poderão ser consideradas falhas de blindagem, e serão pontos suscetíveis de serem atingidos por uma descarga atmosférica direta.

364

SPDA Franklin  O Método de Franklin nada mais é do que um caso particular do Modelo Eletrogeométrico, em que o segmento de circulo é aproximado por um segmento de reta, tangente ao circulo na altura do captor.

SPDA Franklin e sua Classe NBR 5419/2015

365

SPDA Gaiola de Faraday conforme NBR 5419/2015  Neste sistema de proteção, uma rede de condutores, lançada na cobertura e nas laterais da instalação a ser protegida, forma uma blindagem eletrostática, destinada a interceptar as descargas atmosféricas incidentes.  Elementos metálicos estruturais, de fachada e de cobertura, podem integrar esta rede de condutores, desde que atendam a requisitos específicos.  Edificações com estrutura metálica na cobertura e continuidade elétrica nas ferragens estruturais e aterramento em fundação (ou anel) tem bom desempenho como Gaiolas de Faraday

366

 Galpões em estrutura metálica (colunas e cobertura) constituem-se em Gaiolas de Faraday naturais, que devem ser complementados com um aterramento adequado, preferencialmente integrado as armaduras das fundações.  O Método de Faraday é também aplicável a edificações de grande área de cobertura, onde a adoção de outras técnicas de dimensionamento da rede captora implica a utilização de grande numero de mastros captores, que demandam uma ampla rede de condutores de interligação que, por si só́, já́ é uma aproximação de uma Gaiola de Faraday.

Exemplo de um projeto SPDA: hibrido e estrutural

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368

369

370

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 3 , Danos físicos as estruturas e perigos á vida , maio 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 4 , Sistemas elétricos e eletrônicos internos á estrutura, Junho 2015. 3. Héilo Creder, Instalações Elétricas, Editora LTC 15ª Edição, 2012.

371

Acessórios de um SPDA  A construção de um SPDA requer uma certa quantidade de pecas acessórias e disponíveis no mercado através de fabricantes dedicados a essa atividade.

372

Conectores de pressão slpit bolt

Conexões para SPDA estrutural e vergalhão

Conector terminal botinha e conector para haste

373

Acessórios de um SPDA

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Acessórios de um SPDA

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382

Bibliografias 1. MAMEDE J.F, Instalações Elétricas Industriais, Editora LTC, 8ª Edição, 2010 . 2. http://www.montal.com.br/

383

Como a NBR 5419/2015 está estruturada?  A NBR 5419 1ª edição de 22 de junho de 2015 é estruturada da seguinte forma:

Parte 1

Ameaça da

NBR 5419-1

descarga atmosféricas

Parte 2

Riscos associados á

NBR 5419Gerenciament

Parte 3 NBR 5419-3

Parte 4 NBR 5419-4

descarga Danos físicos a estruturas e perigos á vida

Sistemas elétricos e eletrônicos

Apresenta informações relativas aos efeitos das descargas, valores de corrente de descarga, simulação de corrente Apresenta informações relativas ao gerenciamento de risco. Tais como: os parâmetros e a forma Apresenta dados sobre a classe de proteção, distância entre descidas, Apresenta dados sobre o uso do DPS nas estrutura e as

NBR 5419- Parte 1  As medidas proposta pela NBR 5419/2015, quando aplicadas reduzem os riscos associados ás descargas atmosféricas.  A descarga atmosférica que atinge a estrutura pode causar danos a própria estrutura e aos ocupantes e conteúdos , incluindo falhas dos sistemas internos.  Os efeitos das descargas atmosféricas sobre as estruturas são apresentados em formato de tabelas.  É apresentado o tipo da construção, sua função, ocupantes e conteúdos, linhas elétricas e tubulações metálicas, medidas de proteção e por fim a dimensão do risco.

384

Figura 1: adaptada da NBR 5419- parte 1  Uma proteção ideal para estruturas é envolver completamente a estrutura a ser protegida por uma blindagem contínua perfeitamente condutora, aterrada e de espessura adequada.  Providenciar ligações equipotencias adequadas para as linhas elétricas e tubulações metálicas que adentrarem nos pontos de passagem pela blindagem. Informações de corrente de descarga em função do nível de proteção (NP):

Tabela 1: adaptada da tabela 3 da NBR 5419- Parte 1.  Assume-se que a eficiência de uma medida de proteção é igual á probabilidade com a qual os parâmetros das correntes das descargas estão dentro da meta.

385

Tabela 3: adaptada da tabela 5 da NBR 5419/2015 Parte 1.

NBR 5419- Parte 2  Apresenta os critérios para avaliação do risco e para escolha das medidas de proteção mais adequadas. Nesse nova norma foi dedicado uma parte apenas para o gerenciamento e cálculo do risco de forma mais abrangente.  O perigos para uma estrutura pode resultar em :  Danos á estrutura e ao seu conteúdo  Falhas aos sistemas eletroeletrônicos associados  Ferimentos a seres vivos dentro ou perto das estruturas.  O risco definido na NBR 5419 como provável perda média anual em uma estrutura devido ás descargas atmosféricas, depende de:  Número anual de descargas atmosféricas que influenciam a estrutura. 386

 A probabilidade de dano por uma das descargas atmosféricas que influenciam.  A quantidade média das perdas causadas.  A decisão de prover uma proteção contra descarga atmosférica pode ser tomada independente do resultado da análise de risco!

Tabela 4: Risco tolerável NBR 5419/205 tabela 4 Parte 2 Para cada tipo de risco a ser considerado, os seguintes passos devem ser tomados: a. Identificação das componentes RX que compõe o risco (R); b. Cálculo dos componentes de risco identificados RX c. Cálculo do risco total tabela 3 da NBR 5419-Parte 2; d. Identificar os riscos toleráveis; e. Comparar o risco R com o risco tolerável.

 Observações importantes :  O anexo B da norma NBR 5419/2005, conhecido como análise da necessidade de proteção mudou sua forma de cálculo e análise (NBR 5419/2015 – Parte 2).  A NBR 5419/2015 Parte 2 dedicou ao gerenciamento de risco onde é realizada a análise de risco. Foram inseridos novos fatores de riscos para edificação que antes não eram analisados.

387

 Isso possibilitou aumentar a segurança nos sistemas de proteção e elevar o nível de segurança do SPDA.  A Parte -2 da NBR 5419 são definidos: o nível de proteção e quais medidas complementares deverão ser tomadas para garantir uma proteção eficiente a edificação, pessoas e instalações.

NBR 5419- Parte 3  As características do SPDA são determinadas pelas características da estrutura a ser protegida e pelo nível de proteção considerado.  Essa parte da norma define os níveis de proteção, associa os materiais necessárias para o nível de proteção adequando nos subsistemas de descidas, captação , aterramento e define os tipos de métodos de SPDA.

Tabela 5: Nível de proteção e classe do SPDA: NBR 5419/2015 Parte 2 Tabela 1  Os componentes do subsistema de captação instalados na estrutura devem ser posicionados nos cantos salientes, pontas expostas e nas beiradas (especialmente no nível superior de qualquer fachada)de acordo com um ou mais métodos utilizados (Franklin, Gaiola e Esferas rolantes)

N= Número de descidas P= Perímetro da edificação D= distância enter as descidas N= P/D Tabela 6: valores do raio da esfera e reticulado da malha , Tabela 2 e 4 da NBR 5419/2015 parte 3

388

Com relação a quantidade de métodos de proteção, não houve alterações, continuando a serem usados os métodos dos Ângulos (Franklin), Modelo Eletromagnético (esferas O Métodoe das Malhas teve seus meshs rolantes) Malhas. (reticulados) reduzidos para: classe 1 = 5x5m; classe 2 = 10x10m; classe 3 = 15x15m e classe 4 = 20x20m.

As maiores mudanças ocorreram no Método dos Ângulos com o aumento significativo do alcance de pequenos captores, particularmente até 2 metros.

Figura 2: ângulo de proteção conforme NBR 5419/2015 parte 3.

389

NBR 5419 2015

390

Figura 2: ângulo de proteção conforme NBR 5419/2015 parte 3.

Material

Configuração

Área de Seção mínima (mm2)

Comentários

Fita maciça (d)

35

Espessura 1,75mm

Arredondado maciço

35

Diâmetro 6mm

Encordoado

35

Diâmtero de cada fio cordoalha 2,5mm

Arredondado maciço (b)

200

Diâmetero 16mm

Fita maciça

70

Espessura 3mm

Arredondado maciço

70

Diâmetro 9,5 mm

Encordoado

70

Diâmetero de cada fio cordoalha 3,5mm

Arredondado maciço (b)

200

Diâmetero 16mm

Cobre

Alumínio

391

Arredondado maciço

50

Diâmetero 8mm

Encordoado

50

Diâmetero de cada fio cordoalha 3mm

Arredondado maciço

50

Diâmetero 8mm

Encordoado

70

Diâmetero de cada fio cordoalha 3,6mm

Fita maciça

50

Espessura 2,5 mm

Arredondado maciço

50

Diâmetero 8mm

Encordoado

50

Diâmetero de cada fio cordoalha 1,7mm

Arredondado maciço (b)

200

Diâmetero 16mm

Fita maciça

50

Espessura 2mm

Arredondado maciço

50

Diâmetero 8mm

Encordoado

70

Diâmetero de cada fio cordoalha 1,7mm

Arredondado maciço (b)

200

Diâmetero 16mm

Aço cobreado IACS 30%

Alumínio cobreado IACS 64%

Aço galvanizado a quente (a)

Aço inoxidável (c )

Tabela 7: Material, configuração e área de seção mínima dos condutores de captação, hastes captores e condutores de descidas, tabela 6 da NBR 5419/2015 parte 3.

 A tabela de condutores de captação, descidas e aterramento foi aprimorada com novos materiais (aço cobreado, alumínio cobreado), e algumas dimensões mínimas e tolerâncias foram estabelecidas. Aprimorada.

392

Nota : Essa tabela não se aplica aos materiais utilizados como eletrodos naturais.

Dimensões mínimas

Material

Cobre

Eletrodo Configuração cravado Eletrodo não (Diâmetro) cravado

Encordoado (c ) _

50mm2

Diâmetero de cada fio cordoalha 3mm

Arredondado maciço (c ) _

50mm2

Diâmetro 8mm

Fita maciça _ (c )

50mm2

Espessura mínima 2mm

Arredondado maciço 15mm

_

Tubo

20mm

Arredondado maciço (a,b) 16mm Aço galvanizado Tubo (a,b) á quente

25mm

Fita maciça (a ) _

393

Comentários

_

Espessura da parede 2mm

Diâmtero 10mm _

_

Espessura da parede 2mm

90mm2

Espessura 3mm

Encordoado _

Aço cobreado

70mm2

_

70mm2

Diâmetero de cada fio cordoalha 3,45mm

Arredondado maciço (d) 12,7mm Encordoado (g)

Arredondado Aço inoxidável maciço 15mm (e ) Fita maciça

Diâmtero 10mm 100mm2

Espessura mínima 2mm

 O arranjo A (aterramento pontual) foi retirado da norma, permanecendo apenas o arranjo B (em anel) circundando a edificação e interligando todas as descidas. Este anel deve estar, no mínimo, 80% em contato com o solo. 5.4.2.  Os testes de continuidade das estruturas de concreto armado foram normalizados em duas etapas com melhor detalhamento dos seus procedimentos.  A medição da resistência ôhmica do aterramento do SPDA, bem como o anterior valor sugerido de 10 ohms foram retirados da norma.

Comprimento do eletrodo de aterramento em função da classe conforme NBR 5419/2015 parte 3. O gráfico de comprimento mínimo de eletrodo enterrado versus resistividade do solo, agora foi estendido também para nível 2 de proteção já que antes só havia relação direta entre os 2 parâmetros! 394

 Podemos dizer que não aconteceram grandes alterações no texto no que se refere a inspeção e manutenção.  Em relação a inspeção e manutenção, grande parte do texto da seção 6 da versão de 2005 foi incorporada ao texto da seção 7 da parte 3 da versão 2015.  Dessa forma as prescrições sempre tem o objetivo principal de manter a operacionalidade do SPDA com consequente minimização do risco envolvido.  Inspeções visuais, realizadas por pessoas minimamente orientadas para observar se alguma peça está solta, quebrada ou oxidada, devem ser realizadas de seis meses a um ano, dependendo das condições do local, ou se houver suspeita de que o SPDA foi atingido por raio.  Inspeções periódicas obrigatórias devem ser realizadas em intervalos de um a três anos, no máximo, dependendo da agressividade que o ambiente estiver impondo ao SPDA.  Nesta etapa, é necessário que seja gerado um relatório técnico, acompanhado de ART do profissional executante, onde constará a situação do sistema e quais intervenções são necessárias, se existirem, para adequação.  Um das mudanças importantes, que há um tempo vem sendo questionado é o valor da resistência de aterramento, que na nova norma não fará constar o valor de 10 ohms.  Um sistema de aterramento bem estudado, projetado e dimensionado, é mais importante que o valor de aterramento.

NBR 5419- Parte 4  Fornece informações para o projeto, instalação, inspeção, manutenção e ensaio de sistemas de proteção elétricos e eletrônicos (Medidas de Proteção contra Surtos – MPS) para reduzir o risco de danos permanecentes internos á estrutura devido aos impulsos eletromagnéticos de descargas atmosféricas (LEMP).

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 1 , Princípios gerais, Junho 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 2 , Gerenciamento de risco, Junho 2015. 395

3. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 3 , Danos físicos as estruturas e perigos á vida , Junho 2015. 4. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 4 , Sistemas elétricos e eletrônicos internos á estrutura, Junho 2015.

SPDA FRANKLIN  O método de Franklin é recomendado para aplicação em estruturas não muito elevadas (conforme tabela NBR 5419/2015) e de pouca área horizontal, onde se pode utilizar uma pequena quantidade de captores, o que torna o projeto economicamente interessante.  Os projetos de instalação de para-raios pelo método de Franklin podem ser elaborados tomando-se a seguinte sequencia de calculo.  a) Zona de proteção O para-raios deve oferecer uma proteção dada por um cone cujo vértice corresponde à extremidade superior do captor e cuja geratriz faz um angulo de 𝜶° com a vertical, propiciando um raio de base do cone de valor dado pela equação a seguir. Deve-se estabelecer uma proteção de borda da parte superior da edificação, através de um condutor, compondo a malha de interligação dos captores.

O volume provido por um mastro é definido pela forma de um cone circular cujo vértice está posicionado no eixo do mastro.

396

SPDA FRANKLIN: Quantidade de descida

397

SPDA FRANKLIN: Exemplo Um prédio residencial com 4 andares + térreo possui altura de 15 metros e dimensões 20x20m. A figura abaixo ilustra a edificação (Classe III)

398

20m

O

20m

SPDA Franklin: Mastro 6m 399

20m

Classe do SPDA

6

Nessa condições somente SPDA classe III atenderia as demais não!

Quantidade de descida

400

Classe do SPDA : o que é necessário? Aumentar o n° de captores

401

6

Classe do SPDA : o que é necessário? aumentar os captores

20m

20m 9,23m

9,23m 1m

402

1m

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 3 , Danos físicos as estruturas e perigos á vida , maio 2015. 2. MAMEDE J.F, Instalações Elétricas Industriais, Editora LTC, 8ª Edição, 2010

SPDA Gaiola de Faraday  Consiste em envolver a parte superior da construção com uma malha captora de condutores elétricos nus, cuja distancia entre eles é em função do nível de proteção desejado e dado pela norma NBR 5419-3/2015, que estabelece a largura do modulo da malha de proteção; o comprimento do modulo não deve ser superior ao dobro da sua largura, ou seja:

 O método de Faraday, ao contrario do método de Franklin, é indicado, na pratica, para edificações com uma grande área horizontal, nas quais seria necessária uma grande quantidade de captores do tipo Franklin, tornando o projeto muito oneroso.  O método de Faraday é fundamentado na teoria pela qual o campo eletromagnético é nulo no interior de uma estrutura metálica ou envolvida por uma superfície metálica ou por malha metálica, quando são percorridas por uma corrente elétrica de qualquer intensidade.  A maior proteção que se pode ter utilizando o método de Faraday é construir uma estrutura e envolvê-lá completamente com uma superfície metálica, o que obviamente não é uma solução aplicável.  recomenda-se a instalação de captores auxiliares verticais ao longo dos condutores que compõem a malha protetora. 403

 Isso evita o centelhamaneto devido ao impacto da descarga atmosférica danifique o material da cobertura.  A norma não exige a instalação dos mini captores (terminais aéreos), uma vez que a eficiência da gaiola não depende deles, no entanto, a sua instalação é recomendada para preservar os cabos de danos térmicos no caso de descargas diretas sobre eles.  Fica a critério do projetista o uso. Caso sejam instalados, a recomendação é usar nas quinas, cruzamentos de cabos e a cada 5m de perímetro.  quando existir qualquer estrutura na cobertura que se projete a mais de 30 cm do plano da malha captora e constituída de materiais não condutores, tais como chaminés, sistema de exaustão de ar etc., ela deve ser protegida por um dispositivo de captação conectado à malha captora;

SPDA FARADAY: Quantidade de descida

SPDA FRANKLIN: Exemplo Um prédio residencial com 4 andares + térreo possui altura de 15 metros e dimensões 40x75m. A figura abaixo ilustra as dimensões da cobertura.

404

Área construída S= 40x75=3000mm2

SPDA GAIOLA FARADAY: Exemplo

405

SPDA FARADAY: Quantidade de descida

406

SPDA GAIOLA FARADAY: Terminais aéreos

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 3 , Danos físicos as estruturas e perigos á vida , maio 2015. 2. MAMEDE J.F, Instalações Elétricas Industriais, Editora LTC, 8ª Edição, 2010

407

Componentes do SPDA  Componentes de um SPDA devem :  suportar os efeitos eletromagnéticos da corrente de descarga atmosféricas  esforços acidentais previsíveis sem serem danificados.  Devem ser fabricados com os materiais com outros tipos de materiais com características de comportamento mecânico, elétrico e químico (relacionado à corrosão) equivalente. 

Corrosão dos materiais do SPDA  Corrosão: deterioração dos materiais pela ação química ou eletroquímica.  Nos processos de corrosão, os metais reagem com os elementos não metálicos: 𝑂2, 𝑆, 𝐻2 𝑆, 𝐶𝑂2 etc.

Concreto  O concreto é um material que precisa de reforço porque ele não é resistente à tensão. É por isso que nas construções são colocadas barras de aço.  O concreto é um material poroso.

408

 Deixa passar ar e umidade.  O oxigênio e a água, quando o penetram, oxidam o ferro contido no aço formando a ferrugem, que, por sua vez, enfraquece o aço e também provoca a quebra do concreto.  Nos processos de corrosão, os metais reagem com os elementos não metálicos: 𝑂2, 𝑆, 𝐻2 𝑆, 𝐶𝑂2 etc.

Materiais para SPDA e condições de utilização

Fonte : tabela 5 NBR 5410:2015

Bibliografias ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descarga atmosférico, Parte 3 , Danos físicos as estruturas e perigos á vida , maio 2015.

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SPDA – SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARAGS ATMOSFÉRICAS GERENCIAMENTO DE RISCO

PROFESSOR – Ms. Luciano Henrique Duque

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Introdução ao risco de descargas atmosféricas  O risco é definido como a provável perda média anual em uma estrutura devido ás descargas atmosféricas.  Esse risco depende de:  O número anual de descarga atmosférica que influenciam a estrutura;  Probabilidade de dano por uma das descargas que influenciam a estrutura;  A quantidade média de perdas causadas.  As descargas que influenciam a estrutura são divididas em:  Descargas diretas a estrutura  Descargas próximas a estrutura, diretas ás linhas conectadas a estrutura (linhas de energia, linhas de telecomunicações) ou perto das linhas.  Descargas diretas á estrutura ou a uma linha conectada podem causar danos físicos e perigo á vida.  Descargas próximas á estrutura ou linhas, podem causar falhas nos sistemas eletroeletrônicos devido ás sobretensões resultantes do acoplamento resistivo e indutivo com a corrente da descarga atmosférica  O número de descargas atmosféricas que influenciam a estrutura depende das dimensões e das características das estruturas e das linhas conectadas, das características do ambiente da estrutura, assim como a densidade de cargas atmosféricas para a terra na região onde são localizadas a estrutura e as linhas.  A probabilidade de danos devido ás descargas atmosférica depende da estrutura , das linhas conectadas, e das características da corrente de descarga, assim como do tipo da eficiência das medidas de proteção efetuadas.  A quantidade média da perda consequente depende da extensão dos danos e dos efeitos consequentes, os quais podem ocorrer como resultado de uma descarga atmosférica.

Tipos de descargas atmosféricas

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Danos e perdas provocados pela descarga  Danos provocados são:  D1: ferimentos aos seres vivos por choque elétrico.  D2: danos físicos  D3: falhas de sistemas eletroeletrônicos.  Perdas provocadas pela descarga atmosférica:  L1: perda de vida humana;  L2: perda de serviço público;  L3: perda de patrimônio cultural;  L4: perda de valores econômicos (estrutura, conteúdo, e perdas de atividade). D1: L1,L4 (caso D3: L1 (risco explosão), L2,L4

de

animais)

D2 : L1,L2,L3 e L4 D3: L1 (risco de explosão), L2, L4 D1: ferimentos aos seres vivos por choque elétrico. D2: danos físicos D3: falhas de sistemas eletroeletrônicos. 412

D3: L1 (risco de explosão), L2, L4

L1: perda de vida humana; L2: perda de serviço público; L3: perda de patrimônio cultural; L4: perda de valores econômicos (estrutura, conteúdo, e perdas de atividade).

Tipos de descargas atmosféricas D1:L1,L4 (animais) D3: L1 (explosão),L2,L4 D2:L1,L2,L3,L4 D1: ferimentos aos seres vivos por choque elétrico. D2: danos físicos D3: falhas de sistemas eletroeletrônicos. D3: L1 (explosão),L2,L4 L1: perda de vida humana; L2: perda de serviço público; L3: perda de patrimônio cultural; L4: perda de valores econômicos (estrutura, conteúdo, e perdas de atividade).

Procedimento para avaliar a necessidade de proteção  Os riscos R1,R2 e R3 devem ser considerados na avaliação da necessidade de proteção contra descargas atmosféricas.  R1: Risco de perda de vida humana (incluindo ferimentos )  R2: risco de perda de serviço ao público  R3: risco de perda ao patrimônio cultural.  Cada risco R, é a soma dos seus componentes de risco.

Procedimento para avaliar a necessidade de proteção: componentes de risco  RA: componente relativo a ferimentos aos seres vivos causados por choque elétrico devido a tensões de toque e passo dentro da estrutura e fora nas zonas 413

até 3m ao redor dos condutores de descidas. Perdas do tipo L1 e L4 (quando a estrutura conter animais (gado), por exemplo).  RB: componentes relativo a danos físicos causados por centelhamento perigosos dentro da estrutura iniciando incêndio ou explosão, os quais podem também colocar em perigo o meio ambiente. As perdas são L1, L2,L3 e L4.  RC: componente relativo a falhas de sistema internos causados por LEMP.  Componente de risco para descarga perto da estrutura:  RM: componente de risco relativo a falhas de sistema internos causados por LEMP.

Procedimento para avaliar a necessidade de proteção: componentes de risco  Componente de risco para uma estrutura devido ás descargas atmosféricas a uma linha conectada a estrutura:  RU: componente relativo a ferimentos  RV: componente relativo a danos físicos ( incêndio ou explosão)  RW: componente devido a falhas do sistema interno causados por sobre tensões.  Descarga perto de uma linha:  RZ : componente devido a falhas internas causados por sobre tensão induzidas nas linhas que entram na estrutura.

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Componentes de risco a serem consideradas para cada tipo de perda em uma estrutura

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Fatores que influenciam os componentes de risco

Procedimento para avaliar a necessidade de proteção: composição do risco 𝑅1 = 𝑅𝐴1 + 𝑅𝐵1 + 𝑅𝐶1 + 𝑅𝑀1 + 𝑅𝑈1 + 𝑅𝑉1 + 𝑅𝑍1 RC1(somente estruturas com risco de explosão) RM1(somente estruturas com risco de explosão) RU1(somente estruturas com risco de explosão) RV1(somente estruturas com risco de explosão) RZ1(somente estruturas com risco de explosão) 416

𝑅2 = 𝑅𝐵2 + 𝑅𝐶2 +𝑅𝑀2 + 𝑅𝑉2 + 𝑅𝑊2 + 𝑅𝑍2 𝑅3 = 𝑅𝐵3 + 𝑅𝑉3

Procedimento para avaliar a necessidade de proteção: Descargas e zonas

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Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 1: Princípios gerais, 1ª Edição, maio 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 2: Gerenciamento de risco, 1ª Edição, maio 2015.

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Cálculo do risco 𝑅𝑥 = 𝑁𝑥 × 𝑃𝑋 × 𝐿𝑋 𝑁𝑥 = 𝑁Ú𝑀𝐸𝑅𝑂 𝐷𝐸 𝐸𝑉𝐸𝑁𝑇𝑂𝑆 𝑃𝐸𝑅𝐼𝐺𝑂𝑆𝑂𝑆 𝑃𝑂𝑅 𝐴𝑁𝑂 (anexo A) 𝑃𝑥 = 𝑃𝑅𝑂𝐵𝐴𝐵𝐼𝐿𝐼𝐷𝐴𝐷𝐸 𝐷𝐸 𝐷𝐴𝑁𝑂 Á 𝐸𝑆𝑇𝑅𝑈𝑇𝑈𝑅𝐴 (anexo B) 𝐿𝑥 = 𝑃𝐸𝑅𝐷𝐴 𝐶𝑂𝑁𝑆𝐸𝐺𝑈𝐸𝑁𝑇𝐸 (anexo C)

 O número NX de eventos perigosos é afetado pela densidade de cargas atmosféricas para a terra (NG) e pelas características físicas da estrutura a ser protegida, sua vizinhança, linhas conectadas e o solo.  A probabilidade do dano PX é afetada pelas características da estrutura a ser protegida, das linhas conectadas e das medidas de proteção existentes.  A perda conseguinte LX é afetada pelo uso para a qual a estrutura foi projetada, a frequência das pessoas, o tipo de serviço fornecido ao público, o valor dos bens afetadas pelos danos e as medidas providenciais para limitar a quantidade de perdas. a) Componente relativa a ferimentos a seres vivos por choque elétrico (D1)

𝑅𝐴 = 𝑁𝐷 × 𝑃𝐴 × 𝐿𝐴 b) Componente relacionado a danos físicos (D2)

𝑅𝐵 = 𝑁𝐷 × 𝑃𝐵 × 𝐿𝐵

c) Componente relacionado á falha de sistemas internos (D3)

𝑅𝐶 = 𝑁𝐷 × 𝑃𝐶 × 𝐿𝐶

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 Análise dos componentes de risco devido a descargas perto da estrutura (S2) Componente provocada por D3: 𝑅𝑀 = 𝑁𝑀 × 𝑃𝑀 × 𝐿𝑀  Análise dos componentes de risco devido ás descargas atmosféricas em uma linha conectada a estrutura (S3).

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Análise dos componentes de riscos devidos as descargas perto de linhas (S4) A equação é utilizada: 𝑅𝑍 = 𝑁𝐼 × 𝑃𝑍 × 𝐿𝑍

Número de eventos perigosos ND para estrutura

𝑁𝐷 = 𝑁𝐺 × 𝐴𝐷 × 𝐶𝐷 × 10−6

1 𝑁𝐺 : é 𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓é𝑟𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎 ( × 𝑎𝑛𝑜) 𝐾𝑚2 𝐴𝐷 : é 𝑎 á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑜𝑠𝑖çã𝑜 𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑚 𝑚2 𝐶𝐷 : é 𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎

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Cálculo de NDj Número de eventos perigosos NDJ para uma estrutura adjacente O número médio anual de eventos perigosos devido á descarga direta a uma estrutura conectada na extremidade de uma linha e pode ser avaliada por: 𝑁𝐷𝐽 = 𝑁𝐺 × 𝐴𝐷𝐽 × 𝐶𝐷𝐽 × 𝐶𝑇 × 10−6 1 𝑁𝐺 = é 𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓é𝑟𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎 ( × 𝑎𝑛𝑜) 𝐾𝑚2 𝐴𝐷𝐽 : é 𝑎 á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑜𝑠𝑖çã𝑜 𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑑𝑗𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑚 𝑚2 𝐶𝐷𝑗 : é 𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟 𝐶𝑇 : é 𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎

Cálculo de NM

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Cálculo de NL

Cálculo de NI Avaliação do número médio anual de eventos perigosos NI devido a descarga perto de linhas 423

𝑁𝐼 = 𝑁𝐺 × 𝐴𝐼 × 𝐶𝐼 × 𝐶𝐸 × 𝐶𝑇 × 10−6 1 𝑁𝐼 = é 𝑜 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜𝑒𝑠 𝑛ã𝑜 𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 1𝐾𝑉 ( ) 𝑛𝑎 𝑠𝑒çã𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑎𝑛𝑜 𝐴𝐼 : é 𝑎 á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑜𝑠𝑖çã𝑜 𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔𝑒𝑚 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑒𝑚 𝑚2 𝐶𝑖 : é 𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝐶𝑇 : é 𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝐶𝐸 : é 𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐴𝐼 = 4000 × 𝐿𝐿

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 1: Princípios gerais, 1ª Edição, maio 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 2: Gerenciamento de risco, 1ª Edição, maio 2015.

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Avaliação da probabilidade Px de danos  Probabilidade PA de um descarga atingir a estrutura e provocar ferimentos a seres vivos por meio de choque elétrico. 𝑃𝐴 = 𝑃𝑇𝐴 × 𝑃𝐵

Probabilidade (PB) de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar danos

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 Probabilidade (PC) de uma descarga atmosférica em uma estrutura causar falha a sistemas internos.  A probabilidade PC é dada por:  𝑃𝐶 = 𝑃𝑆𝑃𝐷 × 𝐶𝐿𝐷  𝑃𝑆𝑃𝐷 : 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐷𝑃𝑆 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 4 𝑑𝑎 𝑁𝐵𝑅 5419  𝑒 𝑑𝑜 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒çã𝑜

𝐶𝐿𝐷 : é 𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çã𝑜𝑒𝑠 𝑑𝑎 𝑏𝑙𝑖𝑚𝑑𝑎𝑔𝑒𝑚 , 𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑎 𝑞𝑢𝑎𝑙

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Probabilidade PM de uma descarga atmosférica perto da estrutura causar falha em sistemas internos 𝑃𝑀 = 𝑃𝑆𝑃𝐷 × 𝑃𝑀𝑆 Para sistemas internos com equipamentos não conformes com a suportabilidade de tensão dados as normas específicas de produto, PM=1 deve ser assumido. Os valores de PMS são : 𝑃𝑀𝑆 = (𝐾𝑆1 × 𝐾𝑆2 × 𝐾𝑆3 × 𝐾𝑆4 )2 𝐾𝑆1 = 𝑙𝑒𝑣𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎çã𝑜 𝑎 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑙𝑖𝑚𝑑𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 𝐾𝑆2 : 𝑙𝑒𝑣𝑎 𝑒𝑚 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎çã𝑜 𝑎 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑙𝑖𝑛𝑑𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑙𝑑𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 𝐾𝑆3 : 𝑙𝑒𝑣𝑎 𝑒𝑚 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎çã𝑜 𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑎𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑑𝑎 𝑓𝑖𝑎çã𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 𝐾𝑆4: 𝑙𝑒𝑣𝑎 𝑒𝑚 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎çã𝑜 𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑠𝑢𝑝𝑜𝑟𝑡á𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑎 𝑠𝑒𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜

Probabilidade PU de uma descarga atmosférica em uma linha causar ferimentos a seres vivos por choque elétrico. Valor de PU é dado por: 𝑃𝑈 = 𝑃𝑇𝑈 × 𝑃𝐸𝐵 × 𝑃𝐿𝐷 × 𝐶𝐿𝐷

𝑃 𝑇𝑈 : 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒çã𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠õ𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑞𝑢𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑡𝑟𝑖çõ𝑒𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑎 𝑜𝑢 𝑎𝑣𝑖𝑠𝑜𝑠 𝑣𝑖𝑠í𝑣𝑒𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑒𝑟𝑡𝑎 427

𝑃𝐸𝐵 : 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑒 𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 3 𝑃𝐿𝐷 : é 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑢𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑛𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟´𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎. 𝐶𝐿𝐷 : é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑟𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑏𝑙𝑖𝑛𝑑𝑎𝑔𝑒𝑚 , 𝑑𝑜 𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒 𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çõ𝑒𝑠 𝑑𝑎 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎

Probabilidade Pv de uma descarga atmosférica em uma linha causar danos físicos.

𝑃𝑉 = 𝑃𝐸𝐵 × 𝑃𝐿𝐷 × 𝐶𝐿𝐷

𝑃𝐸𝐵 : 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑠 𝑙𝑖𝑔𝑎çõ𝑒𝑠 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑒 𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 3 𝑃𝐿𝐷 : é 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑢𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑛𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟´𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎. 𝐶𝐿𝐷 : é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑟𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑏𝑙𝑖𝑛𝑑𝑎𝑔𝑒𝑚 , 𝑑𝑜 𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒 𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çõ𝑒𝑠 𝑑𝑎 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎

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Probabilidade PW de um descarga atmosférica em uma linha causar falha de sistemas internos. 𝑃𝑊 = 𝑃𝑆𝑃𝐷 × 𝑃𝐿𝐷 × 𝐶𝐿𝐷

𝑃𝑆𝑃𝐷 : 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑜 𝐷𝑃𝑆 𝑃𝐿𝐷 : é 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑢𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑚 𝑢𝑚𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 𝐶𝐿𝐷 : é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑏𝑙𝑖𝑛𝑑𝑎𝑔𝑒𝑚 , 𝑑𝑜 𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒 𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çõ𝑒𝑠 𝑑𝑎 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎çã𝑜 𝑑 Avaliação da probabilidade Px de danos Probabilidade PZ de um descarga atmosférica perto da linha que entra na estrutura e causa falha em sistemas internos. 𝑃𝑍 = 𝑃𝑆𝑃𝐷 × 𝑃𝐿𝐼 × 𝐶𝐿𝐼 𝑃𝐿𝐷 : é 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑢𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎 𝑃𝐿𝐼 : é 𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝐶𝐿𝐼 : é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑟𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çã𝑜𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑏𝑙𝑖𝑑𝑎𝑔𝑒𝑚 𝑑𝑜 𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎

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Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 1: Princípios gerais, 1ª Edição, maio 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 2: Gerenciamento de risco, 1ª Edição, maio 2015.

Quantidade média relativa das perdas Lx

 D1: ferimentos aos seres vivos por choque elétrico.  D2: danos físicos  D3: falhas de sistemas eletroeletrônicos.

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Quantidade média relativa das perdas Lx: definições dos parâmetros

431

Quantidade média relativa das perdas Lx: Tabelas

432

Quantidade média relativa das perdas Lx Perda inaceitável de serviço ao público L2 O valor de LX para cada zona pode ser determinado com equação abaixo: Tipo de dano D2: 𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑝 × 𝑟𝑓 × 𝐿𝐹 × 𝑛𝑧 /𝑛𝑡 Tipo D3: 𝐿𝐶 = 𝐿𝑀 = 𝐿𝑊 = 𝐿𝑍 = 𝐿𝑂 × 𝑛𝑧 /𝑛𝑡 433

𝑟𝑝 : é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜𝑠

𝐿𝐹 : é 𝑜 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡í𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑠𝑢á𝑟𝑖𝑜𝑠 𝑛ã𝑜 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑒𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑛𝑜 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜 𝐿𝑂 : é 𝑜 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡í𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑠𝑢á𝑟𝑖𝑜𝑠 𝑛ã𝑜 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑎 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠

𝑛𝑡 : é 𝑜 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑠𝑢á𝑟𝑖𝑜𝑠 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎

Quantidade média relativa das perdas Lx Perda inaceitável de patrimônio (L3) Tipo de Dano D2: 𝐿_𝐵= 𝐿_𝑉= 𝑟_𝑝×𝑟_𝑓×𝐿_𝐹×𝐶_𝑧/𝐶_𝑡 𝐿_𝐹:é 𝑜 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡í𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑜𝑠 𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜𝑠. 𝑟_𝑝:é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑑𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑣𝑑ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠. 𝑟_𝑓: é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑑𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑜 𝑟𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐ê𝑛𝑑𝑖𝑜 𝐶_𝑧:é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑡𝑟𝑖𝑚ô𝑛𝑖𝑜 𝑐𝑢𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑛𝑎 𝑧𝑜𝑛𝑎 𝐶_𝑡:é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎çã𝑜 𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒ú𝑑𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎

434

Quantidade média relativa das perdas Lx Perda econômica L4 D1: 𝐿𝐴 = 𝑟𝑡 × 𝐿𝑇 × 𝐶𝑎 /𝐶𝑡 D1: 𝐿𝑈 = 𝑟𝑡 × 𝐿𝑇 × 𝐶𝑎 /𝐶𝑡 D2: 𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑝 × 𝑟𝑓 × 𝐿𝐹 × (𝐶𝑎 + 𝐶𝑏 + 𝐶𝑐 + 𝐶𝑠 )/ 𝐶𝑡 D3: 𝐿𝐶 = 𝐿𝑀 = 𝐿𝑊 = 𝐿𝑍 = 𝐿𝑂 × 𝐶𝑠 /𝐶𝑡 𝐿𝑇 : é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡í𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑎𝑛𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑐ℎ𝑜𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝐿𝐹 : é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡í𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑜𝑠 𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑜𝑠 𝑑𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜𝑠 𝐿𝑂 : é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑚é𝑑𝑖𝑜 𝑡í𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑜𝑠 𝑜𝑠 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑎𝑛𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑙𝑎 𝑓𝑎𝑙ℎ𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠 𝑟𝑡 : é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑜𝑢 𝑝𝑖𝑠𝑜 𝑟𝑝 : é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑑𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑣𝑖𝑑ê𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑧𝑖𝑟

Quantidade média relativa das perdas Lx 𝑟𝑓 : é 𝑢𝑚 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑎 𝑑𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑜 𝑟𝑖𝑠𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐ê𝑛𝑑𝑖𝑜 𝐶𝑎 : é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠 𝑎𝑛𝑖𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑛𝑎 𝑧𝑜𝑛𝑎 𝐶𝑏 : é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑎 𝑒𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎çã𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑛𝑡𝑒 á 𝑧𝑜𝑛𝑎 𝐶𝑐 : é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒ú𝑑𝑜 𝑑𝑎 𝑧𝑜𝑛𝑎 𝐶𝑠 : é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑜𝑠 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜𝑠 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑢𝑖𝑛𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑎𝑠 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑛𝑎 𝑧𝑜𝑛𝑎 435

𝐶𝑡 : é 𝑜 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎

Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 1: Princípios gerais, 1ª Edição, maio 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 2: Gerenciamento de risco, 1ª Edição, maio 2015.

Estudo de caso: determinação de risco em apartamento residencial  Bloco de apartamentos localizado em um território plano em Brasília e vivem 200 pessoas no local. Vamos admitir que esse número de pessoas na edificação. A figura abaixo ilustra a edificação e suas zonas de proteção. Sem estruturas nas redondezas dessa edificação! Vamos considerar somente risco para perda de vida humana.

436

Estudo de caso: determinação de risco em apartamento residencial e Identificação da edificação  R1: Risco de perda de vida humana (incluindo ferimentos )  R2: risco de perda de serviço ao público.  R3: risco de perda ao patrimônio cultural.  L1: perda de vida humana;

Edificação residencial, perda de vida humana e sem risco de explosão!

 L2: perda de serviço público;  L3: perda de patrimônio cultural;  L4: perda de valores econômicos (estrutura, conteúdo, e perdas de atividade).  D1: ferimentos aos seres vivos por choque elétrico.  D2: danos físicos  D3: falhas de sistemas eletroeletrônicos.

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Consulta a ser realizada nas tabelas

437

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Risco tolerável nesse caso

Temos que determinar os componentes do risco R1, que são RA,RB,RU e RV e comparar com o risco tolerável RT

438

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Determinação das perdas Temos que determinar as perdas , que são definidas nas equações abaixo:

439

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Avaliação da probabilidade 440

441

442

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Análise do número de descargas anual Área da estrutura: 𝐴𝐷 = 𝐿 × 𝑊 + 2 × (3 × 𝐻) × (𝐿 + 𝑊) + 𝜋 × (3 × 𝐻)2

443

Número de eventos perigosos ND para estrutura 𝑁𝐷 = 𝑁𝐺 × 𝐴𝐷 × 𝐶𝐷 × 10−6 444

1 𝑁𝐺 = é 𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓é𝑟𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑎 ( × 𝑎𝑛𝑜) 𝐾𝑚2 𝐴𝐷 = é 𝑎 á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑝𝑜𝑠𝑖çã𝑜 𝑒 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑚 𝑚2 𝐶𝐷 = é 𝑜 𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎

445

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Análise do número de descargas anual

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Cálculo do Risco

446

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Considerando risco de incêndio e explosão

447

448

Análise de risco para Bloco de apartamentos: Considerando risco de incêndio/explosão: Com SPDA nível II

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Bibliografias 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 1: Princípios gerais, 1ª Edição, maio 2015. 2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR5419 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 2: Gerenciamento de risco, 1ª Edição, maio 2015.

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