SPDA: Dimensionamento Adequado de acordo com NBR 5419:2015 - Parte 1

Atualizado: Out 8


















Parte 1 – Princípios Gerais

Com a atualização da norma esta parte tornou-se fundamental para a correta compreensão dos efeitos das descargas atmosféricas para o adequado dimensionamento dos materiais para suportar os impulsos atmosféricos. Além do mais, apresentam amplas informações do comportamento das descargas atmosféricas.



Componente de descargas atmosféricas

Santini (2016), destaca que a disposição de componentes das correntes de descargas atmosféricas, podem variar como primeira componente, componente subsequente e componente sobreposta. Tal disposição de componentes é o que diferencia cada tipo de descarga atmosférica.



Componente de descargas atmosféricas descendentes






















É possível observar, na figura acima, que os parâmetros dos impulsos das descargas atmosféricas descendentes são superiores que os parâmetros dos impulsos das descargas ascendentes. E também que, conforme demonstrado na figura abaixo, na descarga ascendente sempre há a componente longa, até mesmo quando não há impulsos.



Componentes de descargas atmosféricas ascendentes





















Os parâmetros da corrente de descarga atmosférica que são baseados nos resultados do International Council on Large Eletrical Systems (CIGRE).



Valores dos parâmetros das correntes das descargas atmosféricas - CIGRE























Em que:

  • 𝐼 é a corrente de pico da descarga atmosférica em (kA);

  • 𝑄𝑓𝑙𝑎𝑠ℎ é a carga de uma descarga atmosférica em (C);

  • 𝑄𝑐𝑢𝑟𝑡𝑎 é a carga do impulso atmosféric

  • o em (C);

  • 𝑊/𝑅 é a energia específica da descarga atmosférica em (W/Ω);

  • 𝑑𝑖/𝑑𝑡30/90% é a derivada da corrente em função do tempo para as probabilidades de 30% e 90% em (kA/𝜇s).


Distribuição cumulativa de frequência dos parâmetros das correntes das descargas atmosféricas.


Segundo a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2015), para que um sistema de proteção contra descargas atmosféricas tenha eficácia, é necessário que a proteção envolva toda a estrutura a ser protegida por uma blindagem perfeitamente contínua e condutora, de espessura adequada, aterrada e que providencie ligações equipotenciais para as linhas de tubulação metálica que entram na estrutura nos pontos de passagem pela blindagem, o que previne a penetração da corrente e de campo elétrico, provenientes da descarga atmosférica, evita os efeitos térmicos e eletrodinâmicos.



Efeitos das descargas atmosféricas em vários tipos de estruturas
































De acordo com a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2015), uma estrutura pode ser atingida por uma descarga atmosférica por quatro pontos de impactos, são eles:

  • S1: descargas atmosféricas na estrutura – podem causar danos mecânicos imediatos, fogo e/ou explosão, danos às pessoas por choque elétrico devido a tensões de passo e de toque resultantes de acoplamentos resistivos e indutivos, falha ou mau funcionamento de sistemas internos devido a Lightning Electromagnectic Impulse (LEMP), impulso eletromagnético relampejante.

  • S2: descargas atmosféricas próximas à estrutura – podem causar falha ou mau funcionamento de sistemas internos devido a LEMP.

  • S3: descargas atmosféricas sobre as linhas elétricas e tubulações metálicas que entram na estrutura – podem causar danos a pessoas por 31 choque elétrico, fogo e/ou explosão, falha ou mau funcionamento de sistemas internos.

  • S4: descargas atmosféricas próximas às linhas elétricas e tubulações metálicas que entram na estrutura – podem causar falha ou mau funcionamento de sistemas internos devido à sobretensões induzidas nas linhas que entram na estrutura.


Também são classificados os tipos básicos de danos que podem ser causados por descargas atmosféricas:

  • D1: danos às pessoas devido a choque elétrico;

  • D2: danos físicos (fogo, explosão, destruição mecânica, liberação de produtos químicos) devido aos efeitos das correntes das descargas atmosféricas, inclusive centelhamento;

  • D3: falhas de sistemas internos devido a LEMP.


Já os tipos de perdas são classificados em quatro grupo, e podem aparecer como uma consequência de danos à estrutura, podem ser:

  • L1: perda da vida humana (incluindo danos permanentes);

  • L2: perda do serviço ao público;

  • L3: perda do patrimônio cultural;

  • L4: perda de valor econômico.



Correspondência entre fonte de danos, tipos de danos e perdas




Tipos de perdas e riscos correspondentes que resultam de diferentes tipos de danos



Fonte: Elaborada pelo autor.



Valores máximos dos parâmetros da corrente da descarga atmosférica para cada NP


A norma explica que os valores máximos dos parâmetros das correntes das descargas atmosféricas correspondentes ao NP I, não podem ser excedidos, com uma probabilidade de 99%. E também que os valores máximos dos parâmetros correspondentes ao NP I, são reduzidas no NP II para 75% e para 50% nos NP III e 34 NP IV.

Fonte: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (2015)



Valores da corrente mínima de pico e do raio da esfera para cada NP




Estes valores permitem a disponibilização dos componentes do subsistema de captação e das zonas de proteção contra descargas atmosféricas, que são classificadas pela ABNT NBR 5419- 1.2015 conforme disposto abaixo:


  • ZPR 𝟎𝑨: zona onde a ameaça é devido à queda direta e ao campo eletromagnético total da descarga atmosférica. Onde os sistemas internos podem estar sujeitos à corrente total ou parcial da descarga atmosférica;

  • ZPR 𝟎𝑩: zona protegida contra queda direta, mas onde a ameaça é o campo eletromagnético total da descarga atmosférica. Os sistemas internos podem estar sujeitos à corrente parcial da descarga atmosférica;

  • ZPR 1: zona onde a corrente de surto é limitada por uma divisão da corrente de descarga atmosférica e pela aplicação de interfaces isolantes e/ou dispositivos de proteção contra surtos (DPS) na fronteira. Uma blindagem espacial pode atenuar o campo eletromagnético da descarga atmosférica;

  • ZPR 2, ..., n: zona onde a corrente de surto pode ser ainda mais limitada por uma divisão da corrente da descarga atmosférica e pela aplicação de interfaces isolantes de DPS adicionais na fronteira. Uma blindagem espacial adicional pode ser usada para atenuar ainda mais o campo eletromagnético da descarga atmosférica.






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Fonte:

https://repositorio.uniceub.br/jspui/bitstream/235/12375/1/21341610.pdf


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