Dr Rafael

METODOLOGIA DE FUNCIONAMENTO DE UM SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

WENDERSON DOS SANTOS COELHO

wendersonces@gmailcom

Coordenação de curso de Engenharia Elétrica

Centro Universitário UNA – Campus Raja

Av. Raja Gabaglia, 3950 – Estoril

Belo Horizonte/MG, Brasil, 30494-310

Resumo –

Palavras-chaves 

I. INTRODUÇÃO

O Brasil possui hoje o título de um dos países mais atingidos por descargas atmosféricas em todo mundo em função das suas características territoriais. De acordo com Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) [1], estima-se que cerca de 70 milhões de descargas atmosféricas atingem o território brasileiro a cada ano. Isso equivale a uma freqüência de duas a três descargas por segundo.

Segundo o relatório do Grupo de Eletricidade Atmosférica do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (ELAT/INPE) [1], unidade de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), a região Sudeste do Brasil registrou o maior número de mortes causadas por raios entre 2000 e 2011. Do total de 1.488 óbitos no período, 414 aconteceram nessa parte do país. O número é bem superior aos de outras regiões brasileiras. Nesse intervalo de tempo, as descargas elétricas atmosféricas foram responsáveis pela morte de 297 pessoas no Norte, 278 no Centro-Oeste e 260 no Nordeste do país. De acordo com o (ELAT) [1], a cada 50 mortes por raios no mundo, uma é no Brasil. Os resultados incluem, ainda, mais de 200 feridos e prejuízos da ordem de R$ 1 bilhão anuais. O estado de Minas Gerais apresenta uma média em milhões de 3,37 em relação ao Ranking Geral de Incidência Anual e apresenta uma densidade de 5,75 (raios por km²). Já Belo Horizonte apresenta uma densidade de 6,60 (descargas.km².Ano-1) com 3 mortes constatadas.

As descargas atmosféricas são responsáveis por vários problemas, tais como: incêndios, explosões, óbitos e danos muitas vezes irreparáveis nos diversos setores (elétrico, industrial, telecomunicações, construção civil e outros). Certamente, o setor elétrico é o mais afetado, pois a incidência de raios nos sistema provoca interrupções e falhas não programadas no fornecimento de energia, causando instabilidade em equipamentos sensíveis e caros, paradas de máquinas, perdas de produtividade, que contribuem de forma negativa para índices de fornecimento de qualidade de energia. De fato, a falta de fornecimento de energia pode parar a economia de um país.

Segundo o INPE [1], o desequilíbrio entre a interação do homem e a natureza vem proporcionando o aumento na incidência de raios, devido à exploração excessiva dos recursos naturais. À medida que as cidades vão crescendo desordenadamente, mais vidas e equipamentos devem ser protegidos.

O presente trabalho apresentará o estudo da metodologia de funcionamento de um Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA), cuja instalação é pautada por leis municipais, pela orientação de forma indireta do Código de Defesa do Consumidor (Cap. 3, Art 6°), na norma NBR 5419 Proteção de Estruturas Contra Descargas Atmosféricas e também explicitamente na norma NR-10 Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade (item 10.2.4b) para instalações com potência superior a 75kW. Serão enfatizados especificadamente os itens abaixo:

• Classificar a estrutura corretamente quanto ao nível de proteção;

• Apresentar os métodos de instalação tipo Franklin, Faraday e o Eletrogeométrico, mostrando sua eficiência quanto ao seu uso;

• Dimensionar os componentes de um SPDA;

• Mostrar visualmente sua aplicação quanto aos conhecimentos envolvidos.

II. MARCO TEÓRICO

Abaixo serão citadas as características que os autores acham sobre a instalação de um SPDA no sistema elétrico:

Os danos materiais provocado pela incidência de descargas elétricas podem ser evitados se os tipos de construções, tais como edificações, tanques metálicos, subestações, estiverem protegidos adequadamente por um SPDA, além disso, estará protegendo pessoas e animais do risco de vida quando submetidos nesses ambientes (Mamede Filho) [2].

Segundo (Sheiga) [3] os danos materiais devem ser evitados ou ao menos minimizados conforme Resolução Normativa n° 61 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que estabelece as disposições relativas ao ressarcimento de danos em equipamentos elétricos instalados nas unidades consumidoras.

De acordo com (Fonseca) [4], um SPDA limita todas as sobretensões em um determinado nível de proteção, deixando conduzir somente a tensão para níveis normais de operação. Ao ser conectado ao sistema permite desviar para a terra todos os surtos elétricos, protegendo os equipamentos, construções, pessoas etc.

Todos os autores acima enfatizam a importância da proteção dos ambientes contra descargas atmosféricas, evitando ou minimizando os danos materiais que estão diretamente ligados aos fins econômicos. Atualmente o ressarcimento por danos não é efetuado se a concessionária comprovar que o SPDA não foi instalado conforme as normas técnicas vigentes.

A. Natureza dos Fenômenos das Descargas Atmosféricas

“A ocorrência de uma descarga atmosférica pode ser definida como o rompimento da isolação em ar entre duas superfícies carregadas eletricamente com polaridade oposta” (Fonseca) [4].

Segundo (Mamede Filho) [2] a formação das cargas elétricas se dá pelo atrito entre duas partículas de água formando nuvens, provocada pelos ventos ascendentes de forte intensidade. Assim têm-se as cargas positivas que ocupam a parte superior da nuvem, enquanto as cargas elétricas negativas ocupam a parte inferior, ocorrendo conseqüentemente uma intensa migração de cargas positivas na superfície da terra para área inferior da nuvem (ver Fig. 1).

Fig. 1 – Distribuição das cargas das nuvens e do solo

Fonte: (Mamede Filho) [2]

Conforme figura acima a concentração de cargas elétricas faz surgir uma diferença de potencial entre a terra e a nuvem. À medida que a diferença de

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