Faculdade de Engenharia da UERJ
Instalações Elétricas
•Ar quente e úmido sobe formando cristais de gelo no interior
das nuvens
•Cristais de gelo subindo e gotas de água caindo no interior da
nuvem colidem promovendo a troca de íons
•A base fica negativa e a parte superior positiva
•Uma carga espelho da base da nuvem se forma no solo
•O líder descendente da nuvem e o líder ascendente do solo se
encontram e forma um caminho condutivo nuvem-solo
•Uma primeira descarga desce pelo canal ionizado seguida por
outras descargas mais rápidas
Incidem diretamente:
sobre edificações,
linhas de transmissão
instalações e pessoas expostas
BENJAMIN FRANKLIN
 TEORIA - eletricidade estática e
relâmpagos são manifestações de
um mesmo fenômeno
 propôs o uso de hastes pára-raios
em artigo publicado em 1750
 primeiros experimentos com pipas
em 1752 (Filadélfia)
–carregar uma Jarra de Leyden
 sobreviveu às experiências
Sistema de Proteção contra Descargas
Atmosféricas - SPDA
 objetivo básico - interceptar raios e conduzi-los
para a terra
 danos causados por um raio  proporcionais à
energia contida no mesmo  função do quadrado
da intensidade de corrente
 BENEFÍCIOS:
- drástica redução da ocorrência de danos por
quedas diretas (falhas de blindagem)
- quando ocorrerem, estes danos serão de menor
magnitude, em função do fato que as falhas de
blindagem estarem associadas a raios de baixa
intensidade de corrente
SPDA pode ser dividido em 3 partes:
- rede captora de descargas
- descidas
- aterramentos
•Rede de eqüipotencialização é a quarta parte
PROJETO DE REDES
CAPTORAS
MODELO
ELETROGEOMÉTRICO
MÉTODO DE FRANKLIN
GAIOLA DE FARADAY
VOLUME DE PROTEÇÃO DE
UM ELEMENTO CAPTOR
DATA
1778
1823
1874
1875
1875
1881
1881
1920
FONTE
B. Wilson
Gay Lussac
de Fonvielle
Comissão de Paris
Chapman
Adams
Preece
F. W. Peek
FORMA
cone com 58
cilindro
cone de 64
cone de 60
cilindro
cone de 45
cone semi-circular *
cone de 64 a 76
PRINCÍPIOS DO MODELO
ELETROGEOMÉTRICO
 o raio se desenvolve sem
nenhuma interferência por parte
das estruturas existentes não
solo, enquanto não atinge o
“striking distance”
 a distância de atração é função da
amplitude da descarga de retorno
do raio
CONE SEMI-CIRCULAR
 INDÍCIOS:
–DESCARGAS EM ESTRUTURAS
ALTAS
–DESEMPENHO DE LT’s
 PESQUISAS
–LT’s - E. R. Whitehead (1971)
–SE’s - Sargent (1972), Link (1875) e
Mousa (1978)
–estruturas - Ralph Lee (1978/1979)
MODELO ELETROGEOMÉTRICO
APLICAÇÃO A ESTRUTURAS
 década de 40  descargas laterais em
estruturas muito altas (Empire State
Building e a Torre Eiffel)
 estruturas - Ralph Lee (1978/1979) –
conceito da “esfera rolante”
MODELO ELETROGEOMÉTRICO
APLICAÇÃO A ESTRUTURAS
MODELO
ELETROGEOMÉTRICO
ESFERA ROLANTE
RAIO FUNÇÃO DA
INTENSIDADE DA
CORRENTE DE RETORNO
--> DEFINE O NÍVEL DE
PROTEÇÃO
ESFERA ROLANTE
MÉTODO DE FRANKLIN
 APROXIMAÇÃO DO MODELO
ELETROGEOMÉTRICO
 MAIS FÁCIL APLICAÇÃO
 MENOR VOLUME DE PROTEÇÃO
 O ÂNGULO DE PROTEÇÃO É
FUNÇÃO DE:
–ALTURA DO CAPTOR
–NÍVEL DE PROTEÇÃO
GAIOLA DE FARADAY
 REDE DE CONDUTORES LANÇADA NA
COBERTURA E NAS LATERAIS DE
UMA EDIFICAÇÃO
 VANTAGENS
– ATENUA OS CAMPOS
ELETROMAGNÉTICOS NO INTERIOR DA
INSTALAÇÃO
– PERMITE O APROVEITAMENTO DE
ELEMENTOS METÁLICOS ESTRUTURAIS
(COBERTURA E FACHADA)
Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da
UERJ
Instalações Elétricas
Cortesia TERMOTÉCNICA
Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJ
Instalações Elétricas
Estrutural
Cortesia TERMOTÉCNICA
Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJ
Instalações Elétricas
Vista de um
SPDA
Cortesia TERMOTÉCNICA
DESCIDAS
NÍVEL DE ESPAÇAMENTO
PROTEÇÃO
MÉDIO
I
10m
II
15m
III
20m
IV
25m
NORMAS BÁSICAS
 NFPA-78/ 1904 - 1980 - National Fire
Protection Association, norma americana de
proteção contra raios, reconhece apenas os
captores tipo Franklin
 IEC-1024 /1990 - International Electrotechnical
Comission
 NBR 5419 /2005 - Proteção de Estruturas
contra Descargas Atmosféricas
NÍVEIS DE PROTEÇÃO
NBR-5419
Nível de Proteção
I
II
III
IV
Distância R
(metros)
20
30
45
60
Valor de Crista de Ir
(kA)
3,7
6,1
10,6
16,5
Índice de Proteção (%)
99,9
99,5
-
REDE CAPTORA
NBR-5419
o
Nível de Raio da Ângulo de Proteção ( ) em função da
Proteção Esfera
altura do captor tipo Franklin (m)
Rolante
(m)
20
30
45
60
20
25
I
30
35
25
II
45
45
35
25
III
60
55
45
35
25
IV
Largura do
Módulo da
Malha
(m)
5
10
10
15
NBR-5419
 em caso de não necessidade de SPDA,
deverá ser emitido um atestado através do
anexo B da norma
 as edificações com altura superior a 10
metros deverão possuir um anel captor,
lançado ao longo de todo o perímetro da
cobertura e afastado no máximo 0,5m da sua
borda
NBR-5419
 a norma expõe com detalhes, a utilização de ferragens
estruturais como parte do SPDA, com destaque para os
sistemas que utilizam barra adicional dedicada, como
forma de garantir a continuidade elétrica e a equalização
de potenciais (Anexo D)
 determina as espessuras mínimas para que estruturas
metálicas (por exemplo, tanques ) possam ser utilizadas no
SPDA, sendo definidas espessuras para não haver pontos
quentes (para tanques de inflamáveis e explosivos) e
pontos de perfuração
NBR-5419
 todas as peças e acessórios de materiais
ferrosos, usados no SPDA, deverão ser
galvanizadas a fogo ou banhadas com 254
micrometros de cobre (fica assim proibida a
zincagem eletrolítica)
 deverá ser instalada uma prumada vertical,
interna ao prédio, para interligar as caixas de
equalização secundárias à caixa de equalização
principal (LEP);
Eng. Paulo Edmundo F. Freire – Faculdade de Engenharia da UERJ
Instalações Elétricas
Equalização
externa
Cortesia TERMOTÉCNICA
NBR-5419
 o valor da resistência de aterramento de 10
ohms continua sendo recomendado, porém, em
locais onde o solo apresente alta resistividade ,
poderão ser aceitos valores maiores, desde que
sejam feitos arranjos que minimizem os
potenciais de passo e que os procedimentos
sejam tecnicamente justificados;
 nos SPDA estruturais que não utilizarem a barra
adicional dedicada, deverão ser feitas medições
de continuidade elétrica entre diversos pontos da
estrutura, pois na maioria dos casos a
construção
não
é
acompanhada
pelo
responsável técnico do SPDA;
TESTES DE CONTINUIDADE
Método de Medição
NBR-5419
 a norma deixa explícito que deverão ser
instaladas pelo menos 2 descidas para
qualquer tipo de edificação
 postes e mastros metálicos não necessitam
de descidas, podendo ter a sua estrutura
aproveitada como descida natural
NBR-5419
 caso sejam utilizados cabos como condutores de
descida, estes não poderão ter emendas (exceto a
emenda de medição), nem mesmo com solda exotérmica
(continuam sendo aceitas as emendas nos condutores
de descida em perfis metálicos)
 a norma reforça a exigência de se documentar toda a
instalação, por meio de projetos e relatórios técnicos, e
de se fazer as vistorias periodicamente
NBR-5419
 as descidas do SPDA deverão distar das tubulações
de gás no mínimo 2 metros, no caso deste
distanciamento não ser possível, as tubulações
deverão ser equalizadas a cada 20 metros de altura,
diretamente no SPDA ou indiretamente através de
DPS (Dispositivo de Proteção de Surtos)
 em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras
superiores a 40 metros, 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)
Faculdade de Engenharia da UERJ
Instalações Elétricas