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Outubro de 2018
Proteção contra descargas atmosféricasNova NBR 5419:2015
Parte 1: Princípios gerais
Parte 2: Gerenciamento de risco
Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida
Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura
Base: IEC 62305
Antiga NBR 5419
Totalmente nova
Totalmente nova
Totalmente nova
Esta ferramenta substitui a Tabela B.6 da NBR 5419:2005, onde era relacionado o nível de proteção do SPDA e o tipo de instalação.
As medidas práticas para proteção são apresentadasem dois grupos:
NBR 5419-3 → Medidas de proteção para reduzir danosfísicos e perigo à vida na estrutura.
NBR 5419-4 → Medidas de proteção para reduzir falhas desistemas eletroeletrônicos.
A ameaça oferecida pelo raio!
Qual o risco (a probabilidade)
do raio nos causar danos?
Medidas para proteção
de estruturas e vidas
Medidas para proteção
de sistemas eletroeletrônicos
Fontes de Danos Devido às Descargas Atmosféricas
Descarga na Estrutura S1
IEstrutura
Descarga Próxima a Estrutura S2
d
I
Estrutura
Surtos com origem interna
Fontes de Danos Devido às Descargas Atmosféricas
Descarga na Linha que Atende à Estrutura
S3
Estrutura
Rede metálica
d
Descarga Próxima à Linha que Atende à Estrutura
S4
Estrutura
Rede metálica
Surtos com origem externa
MEDIDAS DE PROTEÇÃO
As medidas de proteção são necessárias para reduzir osriscos, de acordo com o tipo de dano.
As medidas de proteção atendem a:
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Redução de falha dos sistemas elétricos e eletrônicos
Redução de danos físicos
Redução de lesões a seres vivos devido à choque elétrico
MEDIDAS DE PROTEÇÃO
Para a...
... as medidas incluem:Isolação adequada de componentes condutivos expostos;Equipotencialização através de sistema de malha deaterramento;Restrições físicas e avisos;Ligação equipotencial (LE).
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Redução de lesões a seres vivos devido à choque elétrico
MEDIDAS DE PROTEÇÃO
Para a...
... as medidas incluem:Instalação de SPDA composto de:
Subsistema de captação, subsistema de descida e subsistema deaterramentoLigação equipotencial (LE)Isolação elétrica com componentes do SPDA externo, caso necessário.
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Redução de danos físicos
MEDIDAS DE PROTEÇÃO
Para a...
... as medidas incluem:Medidas do aterramento e equipotencializaçãoBlindagem magnéticaRoteamento da fiaçãoInterfaces isolantesSistema de DPS coordenado
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Redução de falha dos sistemas elétricos e eletrônicos
MEDIDAS DE PROTEÇÃO
A seleção das medidas de proteção mais adequadasà estrutura deve ser balizada pela NBR 5419-2 –Gerenciamento de Risco.
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CRITÉRIOS BÁSICOS PARA PROTEÇÃO DE ESTRUTURASSistema ideal: estrutura dentro de uma caixametálica compondo uma blindagem, contínua, ondeas linhas entrantes na estrutura são devidamenteinterligadas à blindagem no ponto de entrada.
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ZPR 2
O Conceito de Zonas de Proteção
Estrutura
r
ZPR 0A
ZPR 1
ZPR 0B
Aterramento
SPDA Externo
Parte2: Gerenciamento de risco
O PERIGO À ESTRUTURA PODE RESULTAR EM:
DANO À ESTRUTURA E AO SEU CONTEÚDO
FALHAS AOS SISTEMAS ELETROELETRÔNICOS
ASSOCIADOS
FERIMENTOS A SERES VIVOS DENTRO DA ESTRUTURA, OU NAS
SUAS PROXIMIDADES
MEDIDAS DE
PROTEÇÃO
SÃO
NECESSÁRIAS
?
QUAIS
MEDIDAS?
ANÁLISE DE
RISCO
Parte2: Gerenciamento de risco
RISCO
PROVÁVEL PERDA
MÉDIA ANUAL EM
UMA ESTRUTURA
DEVIDO ÀS
DESCARGAS
ATMOSFÉRICAS
Parte2: Gerenciamento de risco
VALOR DO RISCO
DEPENDE DE
Número anual de
raios
Probabilidade de dano
L -Quantidade média de
perda
Parte2: Gerenciamento de risco
Raio incidindo
diretamente na
estrutura ou
linha
podem causar danos físicos
e perigo à vida
podem causar falhas de
equipamentos
eletroeletrônicos
Raio incidindo
próximos à
estrutura ou
linha
podem causar falhas de
equipamentos
eletroeletrônicos
Parte2: Gerenciamento de risco
FONTE DE
DANO
DANO PERDA RISCO
INTERPRETAÇÃO DOS TERMOS
EXPLICAÇÃO DE TERMOS
D3: Falhas de
dispositivos
eletroeletrônicos
D1: Ferimentos
a seres vivos.
D2: Danos físicos
a estrutura.
Tipos de Perda
L1: Perda de vida humana.
L2: Perda de serviço ao público.
L3: Perda de patrimônio cultural.
L4: Perda de valor econômico.
DANO PODE
GERA
R
PERDA
FATOEXISTÊNCIA DA
POSSIBILIDADE DE
PERDA
R1: risco de perda de vidas humanas (incluindo ferimentos
permanentes),
R2: risco de perda de serviço ao público,
R3: risco de perda de bens culturais,
R4: risco de perda de valor econômico.
GERENCIAMENTO DE RISCO
PROTEÇÃO SISTEMAS INTERNOS
A proteção contra LEMP visando a redução de falhados sistemas internos consistem em:
Minimizar surtos devido à:
Minimizar acoplamento magnético.
Raio próximo à linha
S4
Raio próx. à estrutura
S2
Raio na linha
S3
Raio na estrutura
S1
Blindagem Rotas de cabos Uso de infraestrutura Definição de ZPRs
Etc.
NBR 5419-4
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Estrutura
Raio na estrutura
Linhas
Aterramento
Descida
Captação
Raio próx. linha
Raio na linha
Raio próx. estrutura
Linhas
Sala interna
DPS
DPS
DPS
DPS
DPS
r – raio da esfera rolantes – distancia de segurança para campos elevadosO – equipotencialização
através de DPS
A DESCARGA ATMOSFÉRICA QUE INCIDE NO SÍTIO DA INSTALAÇÕES (DESCARGAS DIRETAS – S1)
ESTAÇÕES DE TELECOMUNICAÇÕESDESCARGA ATMOSFÉRICA NA TORRE
INTERAÇÃO ELETROMAGNÉTICA COM AS INSTALAÇÕES
-
-
Acoplamento de transitórios elétricosRotas de cabos de alimentação e sinal formando loop vertical (mais crítico)
Agressor eletromagnético: Descarga atmosférica incidente no SPDA do prédio.
Loop: Condutor PE (alimentação da carga técnica) – massas dos equipamentos –condutor de sinal
Tensão transitória alta induzida no loop pelo campo magnético provocado pela corrente transitória nos condutores de descida
Perigo de queima em escala dos sistemas eletrônicos !!!Prédio
SPDA
Condutor PE
descarga
Terra Geral
SPDA
Zt
ip
ip
ip
ip
Fluxo magnético
Fluxo magnético
Condutor de Sinal
DDP (caso o Pe e a BlindTg estejam desconectados nos racks)
Corrente de loop pela blindagem (caso o Pe e Blind estejam
interligados nos racks)
DDP
DDP
Equipamento
Acoplamento de transitórios elétricosRotas de cabos de alimentação e sinal formando loop com área reduzida
devido à mudança de roteamento dos cabos
Prédio
SPDA
Condutor PE
descarga
SPDA
ip
ip
ip
ip
Fluxo magnético
Fluxo magnético
DDP controlada
DDP
Sistema de aterramento
DDP controlada
Condutor de Sinal
Equipamento
Agressor eletromagnético: Descarga atmosférica incidente no SPDA do prédio.
Loop: Condutor PE (alimentação da carga técnica) – massas dos equipamentos –condutor de sinal
Tensão transitória baixa devido ao controle da área do loop
Aumento da suportabilidade frente às descargas!!!
Zt
ip
Acoplamento de transitórios elétricosRotas de cabos de alimentação e sinal formando loop com área reduzida
devido ao uso de infraestrutura blindada
Prédio
Agressor eletromagnético: Descarga atmosférica incidente no SPDA do prédio.
Loop: Condutor PE (alimentação da carga técnica) – massas dos equipamentos –condutor de sinal
Tensão transitória controlada pela infra interligada
Diminuição das solicitaçõeselétricas aos equipamentos
SPDA
Condutor PE
descarga
Terra GeralZt
ip
ip
ip
ip
Fluxo magnético
Fluxo magnético
Condutor de Sinal
DDP controlada (caso a infra seja interligada aos racks
Corrente de loop pela blindagem (infraestrutura)
DDP
DDP
Equipamento
Infra metálica interligada
Figura 2 - Exemplos de possíveis MPS (medidas de proteção contra surtos)
Protegem contra campos eletromagnéticos irradiados e surtos conduzidos . Sucessivas blindagens espaciais em forma de grade e DPS coordenados podem reduzir o campo eletromagnético e os surtos a um nível mais baixo de ameaça;
Aterramento e equipotencialização
Max
I (kA)
Max
Protetores Classe I10 x 350 s
Protetores Classe II8 x 20 s
t (s)
60
7 Coordenação de DPS
IEC61643-1 -Dispositivos protetores de surto de baixa tensãoParte 1- Dispositivos conectados aos sistemas de distribuição de baixa tensão
Linha (energia / dados)
ZP0a
ZP0b ZP1
Protetorclasse “B”
ZP2
Protetorclasse “C”
ZP3
Protetorclasse “D”
SPDA
Prédio dotado de SPDA
Linha (energia / dados)
ZP0a
ZP1
Protetorclasse I
ZP2
Protetor
ZP3
Protetor
SPDA
Linha (energia / dados)
ZP0a
ZP1
Protetor
ZP2
Protetorclasse II
ZP3
Protetor
SPDA
ZP0a
ZP1
Protetor
ZP2
Protetor
ZP3
Protetorclasse III
SPDA
Prédio dotado de SPDA
Exemplo: Circuito trifásico (3 fases + neutro)
Prédio Classe 3 : 100 kA (10 x 350 s)Apenas alimenta ção elétrica.
fasefasefase
neutro
100 kA
50 kA
12,5 kA
Vem do para - raios
Protetor com capacidade de
12,5 kA (10 x 350 s)
Exemplo: Circuito trifásico (3 fases + neutro)
Prédio Classe 3 : 100 kA (10 x 350 s)Apenas alimenta ção elétrica.
fasefasefase
neutro
100 kA
50 kA
12,5 kA
Vem do para - raios
Protetor com capacidade de
12,5 kA (10 x 350 s)
Exemplo: Circuito trifásico (3 fases + neutro)
Prédio Classe 3 : 100 kA (10 x 350 s)Apenas alimenta ção elétrica.
fasefasefase
neutro
100 kA
50 kA
12,5 kA
Vem do para - raios
Protetor com capacidade de
12,5 kA (10 x 350 s)
fasefasefase
neutro
100 kA
50 kA
12,5 kA
100 kA
50 kA
12,5 kA
Vem do para - raios
Protetor com capacidade de
12,5 kA (10 x 350 s)
Os protetores Classe I devem suportar impulsos de corrente de 10 x 350µs
Os protetores Classe II devem suportar impulsos de corrente de 8 x 20µs
Os protetores Classe III devem suportar impulsos de tensão de 1,2 x 50µs combinados com impulsos de corrente de 8 x 20µs
61
6m
10m100m
100kA
H1
Campo H1 em estrutura sem blindagem Wm 8,5m
estrutura
sa 105= m( ) distância da descarga em rel à
estrutura
H0
I0
2 sa=
A
m
H0 151.576=A
m
campo maximo interno
6m
10m100m
100kA
H1
Campo H1 em estrutura sem blindagem Wm `= 2m
151.576
10
SF
20
46.841=A
m
wm 2= m( ) trama blindagem de aço
rc 0.005= m( ) raio da barra de aço
SFAço 20 log
8.5
wm
118 10
6−
rc2
+
=
SFAço 10.212= dB( )
estruturaBlindagem
10m
5m
10m
2,5m
2,5m
2,7m
100 kA
3m
2,7m
3m
2,7m4,6m
2m
V = 4,7[kV] (tensão induzida)I = 361 [A] (corrente de curto)
Edificação de um pavimento conforme NBR-5419Descarga Direta de 100 [kA]
Malha de 2,5[m]
2,66m (mínimo)Para se aplicar esta metodologia
(ds1)
10m
5m
10m
1,25m
2,7m
100 kA
3m
2,7m
3m
2,7m4,6m
2m
1,25m
Edificação de um pavimento conforme NBR-5419Descarga Direta de 100 [kA]
V = 2,3 [kV] (tensão induzida)I = 180 [A] (corrente de curto)
Malha de 1,25[m]
2,1m (mínimo)Para se aplicar esta metodologia
(ds1)