NBR 5419 : 2005
Proteção de Estruturas Contra
Descargas Atmosféricas
Eng. Antonio Carlos Mori
NÍVEIS DE PROTEÇÃO
NÍVEL I
• Estruturas nas quais uma falha do sistema de proteção pode
causar:
a) Interrupção inaceitável de serviços públicos por breve ou longo
período de tempo.
• Exemplos: Estações de telecomunicações e usinas elétricas.
b) Risco de incêndio e explosão para a instalação e arredores.
• Exemplos: Refinarias, postos de combustíveis, fábricas de
fogos de artifício e fábricas de munição.
c) Risco de incêndio e falhas de operação conseqüências para o
local e para o meio-ambiente.
• Exemplos: Indústrias químicas, usinas nucleares laboratórios
bioquímicos.
NÍVEIS DE PROTEÇÃO
•
NÍVEL II - Estruturas nas quais uma falha do sistema de proteção pode
causar:
a) Danos às instalações elétricas (falta de iluminação) e possibilidade de
pânico;
• Exemplos: Teatros, escolas, centros comerciais, áreas esportivas e
igrejas.
b) Falha no sistema de alarme contra incêndio, causando atraso no
socorro;
• Exemplos: Teatros, escolas, centros comerciais, áreas esportivas e
igrejas.
c) Prejuízo ao tratamento médico de pessoas e dificuldade de resgate de
pessoas com falta de mobilidade;
• Exemplos: Hospitais, casas de repouso e prisões
d) Falha em computadores e perda de dados.
• Exemplo: Bancos, companhias de seguros e companhias comerciais.
e) Perda de patrimônio cultural insubstituível.
• Museus e locais arqueológicos.
NÍVEIS DE PROTEÇÃO
• NÍVEL III
Estruturas nas quais uma falha do sistema de proteção pode causar:
a) Efeitos indiretos conforme o conteúdo das estruturas, variando de
pequenos danos a prejuízos inaceitáveis e perda de produção.
• Exemplos: Indústrias.
b) Danos às instalações elétricas, incêndios, danos materiais
limitados a objetos no ponto de impacto ou no caminho do raio.
• Exemplo: Residências.
c) Risco direto de incêndio e tensões de passo perigosas, risco
indireto devido à interrupção no fornecimento de energia e risco de
vida para animais devido à perda de controles eletrônicos, ventilação,
suprimento de alimentação e outros.
• Exemplos: Fazendas e estabelecimentos agropecuários.
NÍVEIS DE PROTEÇÃO
NÍVEL IV
a) Estruturas com baixo risco, mesmo em caso de falha do
sistema de proteção.
b) Estruturas construídas de materiais não inflamáveis, com
pouco acesso de pessoas e com conteúdo não inflamável.
• Exemplos: Depósitos de alvenaria com estruturas em concreto
armado ou metálicas, utilizados no armazenamento de
produtos agrícolas não inflamáveis.
•
MÉTODOS DE PROTEÇÃO
Ângulo de proteção (Método Franklin); e/ou
Esfera rolante ou fictícia (Modelo eletrogeométrico); e/ou
Condutores em malha ou Gaiola (Método Faraday).
SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
Tem por objetivo evitar a penetração de uma descarga atmosférica no
volume a proteger.
É constituído por três subsistemas:
1) CAPTORES
2) CONDUTORES DE DESCIDA 3) ATERRAMENTO
1) SUBSISTEMA DE CAPTORES
Constituído por uma combinação qualquer dos seguintes
componentes:
•
•
•
•
•
Captores Franklin;
Terminais aéreos;
Cabos esticados;
Condutores em malha;
Elementos naturais.
.
•
Tabela 1 – Posicionamento de captores conforme o nível de proteção
Ângulo de proteção (α) – método Franklin, em função da altura do
captor (h) (ver Nota 1) e do nível de proteção
Nível de
proteção
h
m
0 – 20 m
21 m – 30 m
31 m – 45 m
46 m – 60 m
Largura do
módulo da
malha
(ver Nota 2)
> 60 m
m
R
m
I
20
25º
1)
1)
1)
2)
5
II
30
35º
25º
1)
1)
2)
10
III
45
45º
35º
25º
1)
2)
10
IV
60
55º
45º
35º
25º
2)
20
R = raio da esfera rolante
1) Aplicam-se somente os métodos eletrogeométrico, malha ou gaiola de Faraday.
2) Aplica-se somente o método da gaiola de Faraday.
NOTAS
1 Para escolha do nível de proteção, a altura é em relação ao solo e, para verificação da área protegida, é em relação
ao plano horizontal a ser protegido.
2 O módulo da malha deverá constituir um anel fechado, com o comprimento não superior ao dobro da sua largura.
GAIOLA DE FARADAY – ESTRUTURA NÍVEL III
GAIOLA DE FARADAY – ESTRUTURA NÍVEL I
SUBSISTEMA DE CONDUTORES DE DESCIDA
• Distribuídos ao longo do perímetro – espaçamento médio – Tabela 2
(mínimo 2 descidas).
• Condutores de decida não naturais devem ser interligados por meio
de condutores horizontais, formando anéis.
• Primeiro: Anel de aterramento (Ver 5.1.3.5.2 da NBR 5419), e na
impossibilidade deste, um anel até no máximo 4m de altura do nível
do solo;
• Demais: A cada 20m de altura
• Condutores de descida não naturais: d > ou igual 0,5m de porta,
janelas e outras aberturas e fixados a cada metro de percurso
Tabela 2 – Espaçamento médio dos condutores de descida
não naturais conforme o nível de proteção
Nível de
proteção
Espaçamento
médio
m
I
10
II
15
III
20
IV
25
Notas
1 - A distância média entre condutores de descida está relacionada com a
distância de segurança. Se os espaçamentos médios forem maiores que
os especificados na tabela 2, as distâncias de segurança podem resultar
consideravelmente aumentadas.
2 - Os condutores de descida devem ser, na medida do possível,
espaçados regularmente em todo o perímetro, devendo ser instalado,
sempre que possível, um condutor de descida em cada vértice da
estrutura.
3 - Em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras superiores a 40 m
são necessários condutores de descida no interior do volume a proteger
(requisito que será naturalmente atendido no caso de estruturas
metálicas ou com armaduras de aço interligadas).
SUBSISTEMA DE ATERRAMENTO
1) RECOMENDADO:
- SUBSISTEMA ÚNICO, INTEGRADO À ESTRUTURA
- ADEQUADO A TODAS AS FINALIDADES:
PROTEÇÃO CONTRA RAIO, INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E SINAL
2) PARA EVITAR SOBRETENSÕES PERIGOSAS:
- ARRANJO E DIMENSÕES SÃO MAIS IMPORTANTES QUE A
PRÓPRIA RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO;
- ENTRETANTO PARA ELETRODOS NÃO NATURAIS,
RECOMENDA-SE < 10 OHMs, PARA REDUZIR GRADIENTES
DE POTENCIAL E CENTELHAMENTO PERIGOSO.
3) SISTEMAS DE ATERRAMENTO DISTINTOS
- DEVEM TER LIGAÇÃO EQUIPOTENCIAL DE BAIXA IMPEDÂNCIA
ELETRODOS DE ATERRAMENTO
TIPOS DE ELETRODOS:
a) ATERRAMENTO NATURAL PELAS FUNDAÇÕES
(ARMADURAS DE AÇO DAS FUNDAÇÕES);
b) CONDUTORES EM ANEL;
c) HASTES VERTICAIS OU INCLINADAS;
d)
CONDUTORES RADIAIS HORIZONTAIS.
OBS.:
1) EVITAR PLACA OU PEQUENAS GRADES (CORROSÃO);
2) COMPRIMENTO MÍNIMO , CONFORME NÍVEL DE PROTEÇÃO
E REISTIVIDADE DO SOLO: VER GRÁFICO FIGURA 2.
ELETRODOS DE ATERRAMENTO NATURAIS
ARMADURAS DE AÇO EMBUTIDAS NAS FUNDAÇÕES
(MATERIAIS, DIMENSÕES, PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO –
TABELA 5 – Materiais do SPDA e condições de aplicação)
a) AMARRAÇÃO COM ARAME RECOZIDO EM 50% DE SEUS
CRUZAMENTOS OU SOLDADAS;
b) BARRA HORIZONTAIS: SOBREPOSIÇÃO DE NO MÍNIMO 20 X DN
E FIRMEMENTE AMARRADAS COM ARAME RECOZIDO;
c) FUNDAÇÃO DE ALVENARIA:
- VERGALHÃO DE AÇO DE CONSTRUÇÃO DN OU = 8mm OU
FITA DE AÇO DE 25mm X 4mm, FORMANDO UM ANEL EM
TODO O PERÍMETRO (CONCRETO ESPESSURA > ou = 5 cm;
d) INTERLIGAÇÃO COM ARMADURAS DE AÇO DOS PILARES;
e) CONESÃO COM LIGAÇÃO EQUIPOTENCIAL PRINCIPAL;
f) CONTINUIDADE ELÉTRICA: INJEÇÃO DE CORRENTE
(RESISTÊNCIA. DE POUCOS DÉCIMOS DE OHMs)
ARRANJO A
1) COMPOSIÇÃO: ELETRODOS RADIAIS
(VERTICAIS, HORIZONTAIS OU INCLINADOS);
2) SOLOS: RESISTIVIDADE < ou = 100 OHM.m;
3) PEQUENAS ESTRUTURAS: PERÍMETRO ATÉ 25m;
4) PARA CADA CONDUTOR DE DESCIDA, NO MÍNIMO UM
ELETRODO DE ATERRAMENTO;
5) MÍNIMO DE 2 ELETRODOS, COMPRIMENTO MÍNIMO DE:
a) L1 - ELETRODOS HORIZONTAIS;
b) 0,5 L1 – ELETRODOS VERTICAIS.
6) REQUISITOS DE SEGURANÇA:
a) TENSÃO DE PASSO (AUMENTAR PROFUNDIDADE);
b) TENSÃO DE TOQUE (EQUALIZAÇÃO DE POTENCIAL)
COMPRIMENTO TOTAL DE ELETRODOS NÃO NATURAIS
ADEQUADAMENTE DISTRIBUÍDOS
ARRANJO “B”
1) COMPOSIÇÃO:
ELETRODOS EM ANEL OU EMBUTIDOS NAS FUNDAÇÕES;
2) OBRIGATÓRIO:
NAS ESTRUTURAS COM PERÍMETRO SUPERIOR A 25m;
3) ELETRODOS DE ATERRAMENTO NÃO NATURAIS:
a) AFASTAMENTO NA ORDEM DE 1m DAS FUNDAÇÕES;
b) ANEL OU CONDUTORES HORIZONTAIS:
PROFUNDIDADE MÍNIMA DE 0,5m;
c) ELETRODOS RADIAIS:
ÂNGULO ENTRE CONDUTORES ADJACENTES > ou = 60 GRAUS
4) HASTES DE ATERRAMENTO VERTICAIS OU INCLINADAS, INSTALADAS
EM PARALELO:
a) UNIFORMEMENTE DISTRIBUÍDAS NO PERÍMETRO DA
ESTRUTURA E AFASTADAS ENTRE SI DE NO MÍNIMO A
MEDIDA DE SEU COMPRIMENTO.
5) PROFUNDIDADE E TIPO DE ELETRODOS:
MINIMIZAR CORROSÃO E RESSECAMENTO DO SOLO.
SISTEMA INTERNO DE PROTEÇÃO
CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
1)
2)
3)
DEFINIÇÃO:
CONJUNTO DE DISPOSITIVOS QUE REDUZEM OS EFEITOS
ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS DA CORRENTE DE DESCARGA
ATMOSFÉRICA DENTRO DO VOLUME A PROTEGER.
EQUALIZAÇÃO DE POTENCIAL:
a) MEDIDA MAIS EFICAZ PARA REDUZIR OS RISCOS DE INCÊNDIOS,
EXPLOSÃO E CHOQUES ELÉTRICOS;
b) CONDUTORES DE LIGAÇÃO EQUIPOTENCIAL E DPSs
INTERLIGANDO O SPDA, A ARMADURA METÁLICA DA
ESTRUTURA, AS INSTALAÇÕES METÁLICAS, AS MASSAS, E OS
CONDUTORES DOS SISTEMS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA E DE SINAL;
LIGAÇÃO EQUIPOTENCIAL PRINCIPAL:
É OBRIGATÓRIA CONFORME NORMA NBR 5410.
LIGAÇÃO EQUIPOTENCIAL DAS INSTALAÇÕES
METÁLICAS E DAS MASSAS ( LEP / TAP )
1) UMA LIGAÇÃO EQUIPOTENCIAL DEVE SER EFETUADA:
a) NO SUBSOLO OU PRÓXIMA AO QUADRO GERAL DE ENTRADA DE
BAIXA TENSÃO;
b) OS CONDUTORES DE LIGAÇÃO EQUIPOTENCIAL CONECTADOS A
UMA BARRA DE LIGAÇÃO EQUIPOTENCIAL – BLP:
(FÁCIL ACESSO PARA INSPEÇÃO);
c) BLE DEVE ESTAR CONECTADA AO SUBSISTEMA DE ATERRAMENTO;
d) ACIMA DO NÍVEL DO SOLO (INTERVALOS VERTICAIS < ou = 20m,
PARA ESTRUTURAS COM MAIS DE 20m DE ALTURA;
e) AS BLE SECUNDÁRIAS DEVEM SER CONECTADAS ÀS ARMADURAS
DE CONCRETO AO NÍVEL CORRESPONDENTE, MESMO QUE NÃO
UTILIZADAS COMO COMPONENTES NATURAIS.
Tabela 3 – Seções mínimas dos materiais do SPDA
Captor e anéis
intermediários
mm2
Descidas (para
estruturas de
altura até 20 m)
mm2
Descidas (para
estruturas de altura
superior a 20 m)
mm2
Eletrodo de
aterramento
mm2
Cobre
35
16
35
50
Alumínio
70
25
70
-
Aço galvanizado a quente
ou embutido em concreto
50
50
50
80
Material
Tabela 6 – Seções mínimas dos condutores de ligação equipotencial para
conduzir parte substancial da corrente de descarga atmosférica
Nível de proteção
I - IV
Material
Seção (mm2)
Cobre
16
Alumínio
25
Aço
50
Tabela 6. B – Exemplos de Classificação de Estruturas
Classificação da
estrutura
Estruturas
Comuns 1
Tipo da estrutura
Efeitos das descargas atmosféricas
Residências
Perfuração da isolação de instalações
elétricas, incêndio e danos materiais
Danos normalmente limitados a objetos nos
pontos de impacto ou no caminho do raio
Fazendas,
estabelecimentos
agropecuários
Risco direto de incêndio e tensões de passo
perigosas
Risco indireto devido à interrupção de energia
e risco de vida para animais devido à perda de
controles eletrônicos, ventilação, suprimento
de alimentação e outros
Teatros, escolas,
lojas de
departamentos,
áreas esportivas e
igrejas
Danos às instalações elétricas (por exemplo:
iluminação) e possibilidade de pânico
Falha do sistema de alarme contra incêndio,
causando atraso no socorro
Nível de proteção
III
III ou IV 2)
II
Tabela 6. B – Exemplos de Classificação de Estruturas
Classificação da
estrutura
Estruturas
comuns 1)
Tipo da estrutura
Efeitos das descargas atmosféricas
Nível de proteção
Bancos,
companhias de
seguro,
companhias
comerciais e outros
Como acima, alem de efeitos indiretos com a
perda de comunicações, falhas dos
computadores e perda de dados
II
Hospitais, casas de
repouso e prisões
Como para escolas, alem de efeitos indiretos
pra as pessoas em tratamento intensivo e
dificuldade de resgate de pessoas
imobilizadas
II
Indústrias
Efeitos indiretos conforme o conteúdo das
estruturas, variando de danos pequenos a
prejuízos inaceitáveis e perda de produção
III
Museus, locais
arqueológicos
Perda de patrimônio cultural insubstituível
II
Tabela 6. B – Exemplos de Classificação de Estruturas
Classificação da
estrutura
Tipo da estrutura
Efeitos das descargas atmosféricas
Nível de
proteção
Estruturas com
risco confinado
Estações de
telecomunicações,
usinas elétricas
Interrupção inaceitável de serviços públicos
por breve ou longo período de tempo
Risco indireto para as imediações devido a
incêndios, e outros com risco de incêndio
I
Estruturas com
risco para os
arredores
Refinarias, postos
de combustível,
fabricas de fogos,
fabricas de
munição
Risco de incêndio e explosão para a
instalação e seus arredores
I
Estruturas com
risco para o meio
ambiente
Indústrias
químicas, usinas
nucleares,
laboratórios
bioquímicos
Risco de incêndio e falhas de operação, com
conseqüências perigosas para o local e para
o meio ambiente
I
1) ETI
(equipamentos de tecnologia da informação) podem ser instalados em todos os tipos de estruturas, inclusive
estruturas comuns. E impraticável a proteção total contra danos causados pelos raios dentro destas estruturas; não
obstante, devem ser tomadas medidas (conforme NBR 5410) de modo a limitar os prejuízos a níveis aceitáveis
2) Estruturas de madeira: nível III. Estruturas de nível IV: estruturas contendo produtos agrícolas potencialmente
combustíveis (pos de grãos) sujeitos a explosão são considerados com risco para arredores.
INSPEÇÃO
6.1 – OBJETIVO DAS INSPEÇÕES
A) CONFORMIDADE COM O PROJETO;
B) COMPONENTES EM BOM ESTADO, CONEXÕES E FIXAÇÕES
FIRMES E LIVRES DE CORROSÃO;
C) RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO: ARRANJO, DIMENSÕES
< 10 OHMS - EXCESSÃO FUNDAÇÕES COMO
ATERRAMENTO;
D) CONSTRUÇÕES ACRESCENTADAS À ESTRUTURA
POSTERIORMENTE À INSTALAÇÃO ORIGINAL DO SPDA
ESTÃO INTEGRADAS AO VOLUME A PROTEGER, MEDIANTE
LIGAÇÃO AO SPDA OU AMPLIAÇÃO DESTE;
E) RESISTÊNCIA CALCULADA – DISPENSA A MEDIÇÃO
INSPEÇÃO
6.2 SEQUÊNCIA DAS INSPEÇÕES
A) DURANTE A CONSTRUÇÃO DA ESTRUTURAS: CORRETA
INSTALAÇÃO DOS ELETRODOS DE ATERRAMENTO E DAS
CONDIÇÕES DAS ESTRUTURAS COMO INTEGRANTES DA
GAIOLA DE FARADAY;
B) APÓS TÉRMINO DA INSTALAÇÃO DO SPDA;
C) PERIODICAMENTE CONFORME 6.1;
D) APÓS QQ MODIFICAÇÃO OU REPARO NO SPDA;
E) QUANDO FOR CONSTATADO QUE O SPDA FOI ATINGIDO
POR UMA DESCARGA ATMOSFÉRICA.
PERIODICIDADE DAS INSPEÇÕES
INSPEÇÃO VISUAL: ANUALMENTE PARA NÍVEIS I A IV
PERIODICIDADE DE INSPEÇÕES COMPLETAS
PERÍODO
5 anos
3 anos
1 ano
DESCRIÇÃO
Edificações residenciais, comerciais,
administrativas, agrícolas ou industriais,
Excetuando-se áreas classificadas com risco de
incêndio e explosão
Hospitais, escolas, teatros, cinemas, estádios de
esporte, centros comerciais, pavilhões e indústrias
contendo áreas com risco de explosão
Estruturas contendo munição ou explosivos, ou em
locais expostos à corrosão atmosférica severa
(regiões litorâneas, ambientes industriais com
atmosfera agressiva)
ANEXO E
MEDIÇÕES DE RESISTÊNCIAS DE ATERRAMENTO
NORMA NBR 15749 / 2009:
MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA DE ATERRAMENTO E DE
POTENCIAIS NA SUPERFÍCIE DO SOLO EM SISTEMAS DE
ATERRAMENTO
DPS – DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS DE TENSÃO
10kA E 40kA
DPS – DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA SURTOS DE TENSÃO
•
•
IRREGULARIDADES MAIS FREQUENTES
1)
2)
FALTA DE PROJETO;
ERROS NOS DIMENSIONAMENTOS DOS SUBSISTEMAS DE CAPTORES,
CONDUTORES DE DESCIDAS E DE ATERRAMENTO;
3) SUBDIMENSIONAMENTO DE MATERIAIS;
4) GALVANIZAÇÃO DOS MATERIAIS DEFICIENTE;
5) HASTES E CONDUTORES FORA DE NORMA;
6) LUZ DE OBSTÁCULO FIXADA NO MASTRO DO CAPTOR FRANKLIN;
7) ANTENAS FORA DO VOLUME PROTEGIDO PELO SPDA;
8) FALTA DO ANEL DE ATERRAMENTO (ARRANJO “B”);
9) FALT A DE GAIOLA DE FARADAY;
10) FIAÇÃO DE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E SINAL PRÓXIMAS DOS
CONDUTORES DA GAIOLA DE FARADAY E DOS CONDUTORES DE DESCIDA.
RESISTIVIDADE DE TIPOS DE SOLOS
TRATAMENTO DO SOLO COM BENTONITA
1) Redução substancial no valor da resistência de aterramento
até 75%;
2) Vida útil longa, devido a não lixiviação destes produtos com
as chuvas;
3) Estabilidade no valor da resistência de aterramento, devido ao
alto grau de higroscopia (retenção de umidade);
4) Diminuição dos potenciais de toque e de passo devido a
redução da resistividade do solo, aumentando-se a
segurança;
5) Aumento da capacidade de dispersão de corrente;
6) Facilidade e rapidez na aplicação; e
7) Baixo custo.
TRATAMENTO DO SOLO COM BENTONITA
TRATAMENTO DO SOLO COM BENTONITA
TRATAMENTO DO SOLO COM BENTONITA
TRATAMENTO DO SOLO COM BENTONITA
TRATAMENTO DO SOLO COM BENTONITA
TRATAMENTO DO SOLO COM BENTONITA
EXIGÊNCIAS LEGAIS
1)
2)
3)
4)
NR 10 – SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS EM
ELETRICIDADE:
10.2.4 – Prontuário das Instalações elétricas
b) Documentação das inspeções e medições do sistema
de proteção contra descargas atmosféricas e
aterramentos elétricos
NR 28 - FISCALIZAÇÃO E PENALIDADES:
28.2.1 Grave e iminente risco à saúde ou integridade física do
trabalhador
LEI MUNICIPAL 13.214 DE 22 DE NOVEMBRO DE 2.001
Proteção de pessoas em ambiente aberto;
Detectores de proximidade de descargas atmosféricas
DECRETO ESTADUAL 56.819 – 2011
INSTRUÇÃO TÉCNICA Nº 41/2011
Inspeção visual em instalações elétricas de baixa tensão
ANEXO A – Item 6.9 – Sistema de Proteção Contra Descargas
Atmosféricas (SPDA)