Uma viagem pelas instalações elétricas. Conceitos & aplicações

Transcrição

1 Uma viagem pelas instalações elétricas. Conceitos & aplicações

2 A nova NBR 5419:2015 Proteção contra descargas atmosféricas Jobson Modena GUISMO Engenharia

3 NBR 5419:2015 Proteção contra descargas atmosféricas Publicada em , válida a partir de Parte 1: Princípios Gerais 67 páginas; Parte 2: Gerenciamento de Riscos 104 páginas; Parte 3: Danos físicos às estruturas e perigo às pessoas 51 páginas; Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos dentro das estruturas 87 páginas. IEC 62305:2010 Lightninig Protection, parts 1 to 4

4 Campo de atuação ampliado

5 Aplicação: restrições de utilização - sistemas ferroviários; - veículos, aviões, navios; - plataformas offshore; - tubulações subterrâneas de alta pressão; - tubulações e; - linhas elétricas de energia e de sinal quando colocadas fora da estrutura.

6 Medidas de proteção Proteção completa (PDA Proteção contra Descargas Atmosféricas) - Reduzir dano às pessoas devido a choque elétrico; - Reduzir danos físicos (estruturas e instalações internas);

7 Medidas de proteção - isolação adequada das partes condutoras expostas; - equipotencialização com o subsistema de aterramento; - restrições físicas e avisos; - ligação equipotencial para descargas atmosféricas (EB); - Adoção de MPSs - Medidas de proteção contra surtos (individuais ou combinadas).

8 Medidas de proteção Instalação de SPDA: - subsistema de captação; - subsistema de descida; SPDA EXTERNO - subsistema de aterramento; - ligação equipotencial para descargas atmosféricas; - isolação elétrica distância de segurança (s) SPDA INTERNO

9 Gerenciamento de risco Impacto direto na estrutura Impacto direto próximo da estrutura Impacto direto em condutores que adentram a estrutura Impacto direto próximo aos condutores que adentram a estrutura

10 Avaliação da eficiência do custo da proteção

11 Avaliação da eficiência do custo da proteção C PM + C RL > C L

12 Avaliação Geral Instituto de Energia e Ambiente - USP

13 Instituto de Energia e Ambiente - USP

14 Instituto de Energia e Ambiente - USP

15 Densidade das descargas atmosféricas

16 Classificação do SPDA Classificação de um SPDA deve ser realizada conforme o nível de proteção adotado para o mesmo Nível de proteção I II III IV Classe do SPDA I II III IV

17 Continuidade das armaduras do concreto armado Condições de validação: - 50 % das conexões entre barras horizontais e verticais sejam firmemente conectadas; - ensaios efetuados entre a parte mais alta e o nível do solo, conforme Anexo F: - primeiro ensaio: pilares determinados como descidas naturais R 1,0 Ω ; - ensaio final: com o SPDA instalado mede-se entre o ponto superior extremo da captação até o BEP R 0,2 Ω

18 SPDA Externo Subsistema de captação Métodos admissíveis: - método do ângulo de proteção; - método da esfera rolante; - método das malhas.

19 SPDA Externo Subsistema de captação Métodos admissíveis: Esfera rolante Malhas Ângulo de proteção

20 SPDA Externo Subsistema de captação Classe de SPDA Raio da esfera rolante r (m) Máximo afastamento dos condutores da malha (m) I 20 5 x 5 II x 10 III x 15 IV x 20 Ângulo de proteção α Curvas, Fig. 1 Tabela 2 NBR 5419:2015-3

21 Captação Método do ângulo de proteção α (Franklin) Classe do SPDA I II III IV H m IEC 2095/05 Figura 1 NBR 5419:2015-3

22 Captação Método do ângulo de proteção α (Franklin-classe III) 45 o 69 o 5 m s 5 m 13,02 m

23 SPDA Externo Subsistema de descida e anéis intermediários de interligação Valores típicos de distância entre os condutores de descida e entre os anéis condutores de acordo com a classe do SPDA: Classe de SPDA Distâncias (m) I 10 II 10 III 15 IV 20 É aceitável uma diferença entre o espaçamento dos condutores de descida de até 20 % Tabela 4 NBR 5419:2015-3

24 SPDA Externo Subsistema de aterramento Na impossibilidade do aproveitamento das armaduras das fundações, o arranjo a ser utilizado consiste em condutor em anel, externo à 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). Devem ser consideradas medidas preventivas para evitar eventuais situações que envolvam tensões superficiais perigosas. Embora 20 % do eletrodo convencional possa não estar em contato direto com o solo, a continuidade elétrica do anel deve ser garantida ao longo de todo o seu comprimento. Para o eletrodo de aterramento em anel ou interligando a fundação descontínua, o raio médio r e da área abrangida pelos eletrodos não pode ser inferior ao valor l 1 r e l 1

25 SPDA Externo Subsistema de aterramento Na impossibilidade do aproveitamento das armaduras das fundações, o arranjo a ser utilizado consiste em condutor em anel, externo à 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). Devem ser consideradas medidas preventivas para evitar eventuais situações que envolvam tensões superficiais perigosas. Embora 20 % do eletrodo convencional possa não estar em contato direto com o solo, a continuidade elétrica do anel deve ser garantida ao longo de todo o seu comprimento. Para o eletrodo de aterramento em anel ou interligando a fundação descontínua, o raio médio r e da área abrangida pelos eletrodos não pode ser inferior ao valor l 1 r e l 1

26 Aterramento Comprimento mínimo l 1 do eletrodo de aterramento de acordo com a resistividade do solo e a classe do SPDA Figura 3 - NBR 5419:2015-3

27 Materiais: Material Cobre Ao ar livre Maciço, Encordoado ou Como cobertura Na terra Maciço, Encordoado ou Como cobertura Utilização No concreto ou reboco Maciço, Encordoado ou Como cobertura No concreto armado Não permitido Resistência Boa em muitos ambientes Corrosão Aumentado por Compostos sulfurados, Materiais orgânicos, Altos conteúdos de cloretos Podem ser destruídos (acoplamento galvânico) Aço galvanizado a quente Maciço, Encordoado Maciço, Encordoado Maciço, Encordoado Maciço, Encordoado Aceitável no ar, em concreto e em solos salubres Altos conteúdos de cloretos Cobre Aço inoxidável Maciço, Encordoado Maciço, Encordoado Maciço, Encordoado Maciço, Encordoado Bom em muitos ambientes Altos conteúdos de cloretos Tabela 5 NBR 5419:2015-3

28 Utilização Corrosão Material Ao ar livre Na terra No concreto ou reboco No concreto armado Resistência Aumentado por Podem ser destruídos por acoplamento galvânico Aço revestido por cobre Maciço, Maciço, Encordoado Encordoado Maciço, Encordoado Não permitido Bom em muitos ambientes Compostos sulfurados Aluminio Maciço, Encordoado Não permitido Não permitido Não permitido Bom em atmosferas contendo baixas concentrações de sulfurados e cloretos Soluções alcalinas Cobre Tabela 5 NBR 5419:2015-3

29 Materiais: Elementos naturais na captação Classe do SPDA Material Espessura t (mm) Espessura t (mm) Chumbo 2 Aço (inoxidável, galvanizado a quente) 4 0,5 I a IV Titânio 4 0,5 Cobre 5 0,5 Alumínio 7 0,65 Zinco 0,7 Previne PF PQ IG Não Previne PF PQ IG Tabela 3 NBR 5419:2015-3

30 Materiais: Captação e descida Material Cobre Alumínio Aço cobreado IACS 30 % Configuração Área da seção mínima (mm²) Comentários Fita maciça 35 Espessura 1,75 mm Arredondado maciço 35 Diâmetro 6 mm Encordoado 35 Diâmetro de cada fio da cordoalha 2,5 mm Encordoado maciço 200 Diâmetro 16 mm Fita maciça 70 Espessura 3 mm Arredondado maciço 70 Diâmetro 9,5 mm Encordoado 70 Diâmetro de cada fio da cordoalha 3,5 mm Encordoado maciço 200 Diâmetro 16 mm Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 50 Diâmetro de cada fio da cordoalha 3 mm Tabela 6 NBR 5419:2015-3

31 Material Configuração Área da seção mínima (mm²) Comentários Alumínio cobreado IACS 64 % Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 70 Diâmetro de cada fio da cordoalha 3,6 mm Aço galvanizado a quente Aço inoxidável Fita maciça 50 Espessura mínima 2,5 mm Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 50 Diâmetro de cada fio cordoalha 1,7 mm Encordoado maciço 200 Diâmetro 16 mm Fita maciça 50 Espessura 2 mm Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm Encordoado 70 Diâmetro de cada fio cordoalha 1,7 mm Encordoado maciço 200 Diâmetro 16 mm Tabela 6 NBR 5419:2015-3

32 Materiais: dimensões mínimas de eletrodo de aterramento (parcial) Dimensões mínimas Material Configuração Eletrodo cravado (diâmetro) (mm) Eletrodo não cravado (mm²) Comentários Encordoado 50 Diâmetro de cada fio cordoalha 3 mm Cobre Arredondado maciço (liga) 50 Diâmetro 8 mm Fita maciça 50 Espessura 2 mm Arredondado maciço 15 Tubo 20 Espessura da parede 2 mm Tabela 7 NBR 5419:2015-3

33 Material Aço galvanizado à quente Aço cobreado Aço inoxidável Configuração Arredondado maciço Dimensões mínimas Eletrodo cravado Eletrodo não cravado (mm²) (diâmetro) (mm) Comentários 16 Diâmetro 10 mm Tubo 25 Espessura da parede 2 mm Fita maciça 90 Espessura 3 mm Arredondado Maciço, Encordoado 70 Arredondado maciço 12,7 70 Encordoado Diâmetro de cada fio da cordoalha 3,45 mm Arredondado Diâmetro 10 mm maciço 15 Espessura mínima 2 mm Fita maciça 100 Tabela 7 NBR 5419:2015-3

34 SPDA Interno Equipotencialização - direta; - Indireta via DPSs com: - I imp I F - UP < nível de suportabilidade a impulso da isolação entre as partes; I imp I F UP - corrente de impulso, DPS classe I - corrente do raio que flui pelo condutor externo considerado - nível de proteção (tensão gatilho do DPS)

35 SPDA Interno Equipotencialização Equipotencialização: Aterramento da Blindagem (forma direta) Cabo Blindado Aterramento da Blindagem (forma indireta) Blindagem Do cabo Duto metálico (blindagem em uma instalação) DPS

36 Dimensões mínimas dos condutores de equipotencialização entre BEP, BEL e delas ao eletrodo de aterramento Tabela 8 NBR 5419:2015-3

37 Dimensões mínimas dos condutores de equipotencialização entre instalações internas, BEP ou BEL Tabela 9 NBR 5419:2015-3

38 SPDA Interno Isolação elétrica Distância de segurança S. - k i depende do nível de proteção escolhido para o SPDA - k c depende da corrente de descarga pelos condutores de descida - k m depende do material isolante - l é o comprimento em metros (m), na captação ou na descida, desde o ponto onde a distância de segurança deve ser considerada até a equipotencialização mais próxima

39 SPDA Interno Isolação elétrica SPDA Topo do prédio Armadura da viga de amarração BEP BEL

40 SPDA Interno Isolação elétrica do SPDA - índices Classe do SPDA k i Material k m Numero de descidas k c I 0,08 Ar 1 1 (somente para SPDA isolado) 1 II 0,06 Concreto, tijolos 0,5 2 0,66 III e IV 0,04 3 ou mais 0,44 Tabelas 10, 11 e 12 NBR 5419:2015-3

41 SPDA Interno Medidas de proteção contra surtos MPSs Zonas de proteção contra raios - ZPR Estão associadas à parte do espaço confinado onde a severidade dos impulsos eletromagnéticos (LEMPs) são compatíveis com a suportabilidade dos sistemas internos existentes.

42 As MPSs ZPRs

43 As MPSs ZPRs ZPR 0A - Zona susceptível a incidência direta de raios; ZPR 0B - Zona protegida pelo SPDA; ZPR 1 - Zona susceptível aos efeitos indiretos de raios, onde se encontra o QDP da edificação e geralmente o BEP; ZPR 2 - Zona onde se encontram QD ou equipamentos

44 As MPSs ZPRs + Blindagem + DPSs ZPR 0B ZPR 1 ZPR 2 1º nível 2º nível 3º nível DP I n, I k DPS I IMP U P U C BEP BEL DPS I N U P U C Blindagem

45 As MPSs Roteamento de condutores errado certo carga carga fonte fonte

46 OBRIGADO Eng. Jobson Modena