Unid 06.1 SPDA Sistema de Protecao Contra Descargas Atmosfericas

SPDA

Sé rgio Ferreira de Paula Paula Silva Sérgio Ferreira de Paula Silva

1

Necessidade de Prote ç ão A probabilidade probabilidade de uma edificação ser ser atingida por um um raio em um ano é dada pelo produto da densidade de descargas atmosféricas para a terra pela área de exposição equivalente da edificação. 

Freqüência média de queda de d e raios sobre uma determinada estrutura

N d = Ae ⋅ N g ⋅10

6

−

raios/ano

Onde:

A a : área de exposição equivalente em [m 2]. N g : densidade em [(raios/km2)/ano]

Sérgio Ferreira de Paula Silva

2

Necessidade de Prote ç ão A probabilidade probabilidade de uma edificação ser ser atingida por um um raio em um ano é dada pelo produto da densidade de descargas atmosféricas para a terra pela área de exposição equivalente da edificação. 

Freqüência média de queda de d e raios sobre uma determinada estrutura

N d = Ae ⋅ N g ⋅10

6

−

raios/ano

Onde:

A a : área de exposição equivalente em [m 2]. N g : densidade em [(raios/km2)/ano]


2

Necessidade de Prote ç ão Para obter a densidade de raios de uma região, a partir do seu índice cerâunico, a NBR 5419 recomenda a seguinte equação:



Densidade de Cargas para a Terra

N g

=

0,04 ⋅ T d 1, 25

2

(raios/km )/ano

Onde:

T d : número de dias de trovoadas que ocorrem por ano em uma dada localidade, também conhecido como nível/índice cerâunico.


3

Necessidade de Prote ç ão

Mapa de Ocorrências de Descargas Elétricas (Raios) na última hora (60 minutos) sem animação Sérgio Ferreira de Paula Silva

4

Necessidade de Prote ç ão Índice Isocerâunico – NBR 5419

Uberlândia – índice cerâunico igual a 100 Sérgio Ferreira de Paula Silva

5

Necessidade de Prote ç ão 

Área de Exposição Equivalente

Ae

=

a ⋅ b + 2 ⋅ h ⋅ ( a + b) + π ⋅ h

2

m

2

Área de exposição equivalente é a área do plano da estrutura prolongado em todas as direções, de modo a levar em consideração sua altura.


6


Freqüência média anual admissível de danos Riscos maiores que 10-3  (isto é 1 em 1000) por ano são considerados inaceitáveis 

Riscos menores que 10-5  (isto é 1 em 100.000) por ano são, em geral, considerados aceitáveis. 


7


Fatores de ponderação de Nd

N = N d ⋅ A ⋅ B ⋅ C ⋅ D ⋅ E Fator de Ponderação A Tipo de Ocupação Casas Casas comantena externa Fábricas, oficinas e laboratórios

Fator A 0,3 0,7 1

Edifícios de escritórios, hotéis e apartamentos

1,2

Locais de afluência de público (igrejas, museus, exposições, shopping centers, estádios, etc.)

1,3

Escolas, hospitais, creches e outras instituições, estruturas de múltiplas atividades

1,7


8



N = N d ⋅ A ⋅ B ⋅ C ⋅ D ⋅ E Fator de Ponderação B Tipo de Ocupação

Fator B

Estrutura de concreto armado, com cobertura não-metálica

0,2 0,4

Estrutura de aço revestida, ou de concreto armado, com cobertura metálica

1,0

Estrutura de alvenaria ou concreto simples, com qualquer cobertura, exceto metálica ou de palha

1,4

Estrutura de madeira, alvenaria ou concreto simples, com cobertura metálica

1,7

Qualquer estrutura com teto de palha

1,7

Estrutura de aço revestida, com cobertura não-metálica


9



N = N d ⋅ A ⋅ B ⋅ C ⋅ D ⋅ E Fator de Ponderação C Conteúdo da estrutura ou efeitos indiretos

Fator C

Residências comuns, edificios de escritórios, fábricas e oficinas que não contenham objetos de valor ou particularmente susceptíveis a danos

0,3

Estruturas industriais e agrícolas contendo objetos particularmente susceptíveis a danos

0,8

Subestações de energia elétrica, usinas de gás, centrais telefônicas, estações de rádio

1,0

Indústrias estratégicas, monumentos antigos e prédios históricos, museus, galerias de arte e outras estruturas com objetos de valor especial

1,3

Escolas, hospitais, creches e outras instituições, locais de afluência de público

1,7


10



N = N d ⋅ A ⋅ B ⋅ C ⋅ D ⋅ E Fator de Ponderação D Localização

Fator D

Estrutura localizada em uma grande área contendo outras estruturas ou árvores da mesma altura ou mais altas

0,4

Estrutura localizada em área contendo poucas estruturas ou árvores de altura similar

1,0

Estrutura completamente isolada, ou que ultrapassa, no mínimo, duas vezes a altura de estruturas ou árvores próximas

2,0


11



N = N d ⋅ A ⋅ B ⋅ C ⋅ D ⋅ E Fator de Ponderação E Topografia da Região Elevações moderadas, colinas

0,3 1,0

Montanhas entre 300 e 900m

1,3

Montanhas acima de 900m

1,7

Planície


Fator E

12



N = N d ⋅ A ⋅ B ⋅ C ⋅ D ⋅ E

     



Se N  10-3  a estrutura requer SPDA

Se

10-3 > N > 10-5  a conveniência de um SPDA deve ser decidida entre o projetista e o usuário

Se

N  10-5  a estrutura dispensa um SPDA


13

Raios


14

Raios


15

Raios


16

N í ível vel de Prote ç ão Nível

Descrição Severo quanto à perda de patrimônio com riscos às construções adjacentes:

I

edificações de explosivos, inflamáveis, indústrias químicas, nucleares, laboratórios bioquímicos, fábricas de munição e fogos de artifício, estações de telecomunicações usinas elétricas, indústrias com risco de incêndio, refinarias, etc.

Construções protegidas sem riscos às construções adjacentes: II

edifícios comerciais, bancos, teatros, museus, locais arqueológicos, hospitais, prisões, casas de repouso, escolas, igrejas, áreas esportivas.

Construções de uso comum: III

IV

edifícios residenciais, indústrias, casas residenciais, estabelecimentos agropecuários e fazendas com estrutura em madeira.

Construções normalmente sem a presença de pessoas: Galpões com sucata ou conteúdo desprezível.


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M é todo de Franklin (Ângulo de Prote ç ão) A área de proteção é o volume encoberto pelo cone.

R p

=

H ⋅ tg

α

H

Rp Sérgio Ferreira de Paula Silva

18

M é todo de Franklin (Ângulo de Prote ç ão)

Nível

Ângulo de proteção α em função da altura do captor (h) 0-20m 21-30m 31-45m 46-60m >60m

I II

25º 35º

a 25º

a a

a a

b b

III

45º

35º

25º

a

b

IV

55º

45º

35º

25º

b

a – Aplicam-se somente os métodos eltrogeométrico e Faraday. b – Aplica-se somente o método da gaiola de Faraday. Quando há mais de um captor o ângulo entre eles pode ser acrescido de 10º.


19

M é todo de Franklin (Ângulo de Prote ç ão) Utilização de condutor horizontal


20

M é todo de Franklin (Ângulo de Prote ç ão)


21

M é todo Eletrogeomé trico (esferas rolantes)

a

a=

2

2 ⋅ R ⋅ H − H


Nível

Raio da Esfera

I II III

20 m 30 m 45 m

IV

60 m 22

M é todo Eletrogeomé trico (esferas rolantes)


23

M é todo Faraday (condutores em malha)

Nível


Largura Comprimento da Malha máximo

I II

5m 10m

10m 20m

III

10m

20m

IV

20m

40m 24

M é todo Faraday (condutores em malha) A malha pode ocupar 4 posições:  Ficar suspensa a certa altura da cobertura, tipo varal; Ficar suspensa a 20cm da cobertura; Ficar depositada sobre a cobertura; Ficar embutida na própria laje da cobertura.


25

M é todo Faraday (condutores em malha) Para diminuir a possibilidade dos condutores da malha captora serem danificados nos pontos de impacto, algumas normas recomendam a colocação de pequenos captores verticais denominados terminais aéreos, com 30 a 50 cm de altura separados por uma distância de 5 as 8 metros ao longo dos condutores da malha.


26

Regras B á sicas Qualquer que seja o método escolhido para a proteção deve-se: 

Instalar um condutor na periferia do teto (anel);

Instalar condutores nas periferias de todas as saliências das estruturas (casa de máquinas, chaminés, etc); 

Instalar

o sistema captor, quer completando a malha (Faraday) sobre o teto interligado com os anéis das saliências, quer colocando hastes verticais de maneira que todo o teto esteja dentro do volume de proteção (Franklin ou eletromagnético);


27

Compara ç ões Qualquer que seja o método escolhido para a proteção deve-se: O cálculo pelo método Eletrogeométrico revela que um captor vertical tem uma eficiência maior do que o método de Franklin prevê, a tendência é o desaparecimento deste em função daquele; 

O método de Faraday, para uma mesma proteção que o Eletrogeométrico, revela vantagens como melhor estética e menor geração de campos para o interior do edifício; 


28

Descidas Número de descidas e Espaçamento As descidas devem estar distribuídas ao longo do perímetro do prédio, com um espaçamento máximo definido pela tabela: 

Recomendações:  Devem ser espaçadas regularmente, de preferência utilizando-se uma em cada canto; Para estruturas com altura maior que 20 metros, as descidas devem ser interligadas a condutores horizontais, formando anéis; Pode ser instalada na superfície, em suportes apropriados, embutidos ou espaçados dependendo da constituição dos materiais da parede; Devem ser retilíneas evitando curvas e laços; Devem ser protegidas por eletrodutos até a altura de 2,m acima do solo. Sérgio Ferreira de Paula Silva

Nível

Espaçamento Máximo

I II III

10 m 15 m 20 m

IV

25 m

Número Mínimo de Descidas = 2

29

Descidas


30

Se ç ão M í nima dos Condutores í


31


32

Iluminação de escadarias •

Com minuteira F

F

N

N

Minuteira

•

Com interruptores hotel e intermediário

N


F

33

Foto-células

Luz solar F

N

Comando de campainha F

F

N

N F


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