unid 06.1 spda sistema de protecao contra descargas atmosfericas

1Sérgio Ferreira de Paula Silva

SPDASPDA

SSéérgio Ferreira de Paula Silvargio Ferreira de Paula Silva


Necessidade de ProteNecessidade de Proteçção ão A probabilidade de uma edificação ser atingida por 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 raios sobre uma determinada estrutura

raios/ano NAN ged610−⋅⋅=

Onde:

Aa : área de exposição equivalente em [m2].

Ng : densidade em [(raios/km2)/ano]


Necessidade de ProteNecessidade de Proteçção 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

)/ano(raios/km TN 2dg

25,104,0 ⋅=

Onde:

Td : número de dias de trovoadas que ocorrem por ano em uma dada localidade,

também conhecido como nível/índice cerâunico.


Necessidade de ProteNecessidade de Proteçção ão

Mapa de Ocorrências de Descargas Elétricas (Raios) na última hora (60 minutos) sem animação



Uberlândia – índice cerâunico igual a 100

Índice Isocerâunico – NBR 5419



� Área de Exposição Equivalente

2e m hbahbaA 2)(2 ⋅++⋅⋅+⋅= π

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



� 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.



� Fatores de ponderação de Nd

EDCBANN d ⋅⋅⋅⋅⋅=

1,7Escolas, hospitais, creches e outras instituições, estruturas de múltiplas atividades

1,3Locais de afluência de público (igrejas, museus, exposições, shopping centers, estádios, etc.)

1,2Edifícios de escritórios, hotéis e apartamentos

Fator de Ponderação A

1Fábricas, oficinas e laboratórios

0,7Casas comantena externa

0,3Casas

Fator ATipo de Ocupação





1,7Qualquer estrutura com teto de palha

1,7Estrutura de madeira, alvenaria ou concreto simples, com cobertura metálica

1,4Estrutura de alvenaria ou concreto simples, com qualquer cobertura, exceto metálica ou de palha

Fator de Ponderação B

1,0Estrutura de aço revestida, ou de concreto armado, com cobertura metálica

0,4Estrutura de concreto armado, com cobertura não-metálica

0,2Estrutura de aço revestida, com cobertura não-metálica

Fator BTipo de Ocupação





1,7Escolas, hospitais, creches e outras instituições, locais de afluência de público

1,3Indústrias estratégicas, monumentos antigos e prédios históricos, museus, galerias de arte e outras estruturas com objetos de valor especial

Fator de Ponderação C

1,0Subestações de energia elétrica, usinas de gás, centrais telefônicas, estações de rádio

0,8Estruturas industriais e agrícolas contendo objetos particularmente susceptíveis a danos

0,3Residências comuns, edificios de escritórios, fábricas e oficinas que não contenham objetos de valor ou particularmente susceptíveis a danos

Fator CConteúdo da estrutura ou efeitos indiretos




EDCBANN d ⋅⋅⋅⋅⋅=Fator de Ponderação D

2,0Estrutura completamente isolada, ou que ultrapassa, no mínimo, duas vezes a altura de estruturas ou árvores próximas

1,0Estrutura localizada em área contendo poucas estruturas ou árvores de altura similar

0,4Estrutura localizada em uma grande área contendo outras estruturas ou árvores da mesma altura ou mais altas

Fator DLocalização





1,7Montanhas acima de 900m

Fator de Ponderação E

1,3Montanhas entre 300 e 900m

1,0Elevações moderadas, colinas

0,3Planície

Fator ETopografia da Região


� 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




��

�

��

�

�


Raios Raios


NNíível de Protevel de Proteçção ão

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

IV

Construções de uso comum: edifícios residenciais, indústrias, casas residenciais, estabelecimentos agropecuários e fazendas com estrutura em madeira.

III

Construções protegidas sem riscos às construções adjacentes: edifícios comerciais, bancos, teatros, museus, locais arqueológicos, hospitais, prisões, casas de repouso, escolas, igrejas, áreas esportivas.

II

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

I

DescriçãoNível


MMéétodo de Franklin (Ângulo de Protetodo de Franklin (Ângulo de Proteçção)ão)

A área de proteção é o volume encoberto pelo cone.

ααtgHRp ⋅=

H

Rp



b

b

b

b

>60m

25º

a

a

a

46-60m

35º

25º

a

a

31-45m

45º

35º

25º

a

21-30m

Ângulo de proteção αααα em função da altura do captor (h)

55ºIV

45ºIII

35ºII

25ºI

0-20mNível

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.



Utilização de condutor horizontal


MMéétodo todo EletrogeomEletrogeoméétricotrico (esferas rolantes)(esferas rolantes)

a

22 HHRa −⋅⋅=60 mIV

45 mIII

30 mII

20 mI

Raio da EsferaNível


MMéétodo todo EletrogeomEletrogeoméétricotrico (esferas rolantes)(esferas rolantes)


MMéétodo todo FaradayFaraday (condutores em malha)(condutores em malha)

40m

20m

20m

10m

Comprimento máximo

20mIV

10mIII

10mII

5mI

Largura da MalhaNível



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.



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.


Regras BRegras Báásicassicas

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);


ComparaComparaççõesões

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;


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

25 mIV

20 mIII

15 mII

10 mI

Espaçamento MáximoNível

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.

Número Mínimo de Descidas = 2


Descidas Descidas


SeSeçção Mão Míínima dos Condutores nima dos Condutores


Iluminação de escadarias

• Com interruptores hotel e intermediário

• Com minuteiraF

N N

F

Minuteira

N F


Foto-células

N

F

Luz solar

Comando de campainhaF

N

F

N

F


Minuteria com sensor de presença

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