Com vocês, a NBR 5419-1

Edição 112 – Maio de 2015
Espaço 5419
Por José Claudio de Oliveira e Silva*

Este artigo é sobre a primeira parte da nossa nova norma de proteção contra descargas atmosféricas, a ABNT NBR 5419-1 (Princípios gerais).

Com cerca de 70 páginas de conteúdo, a ABNT NBR 5419-1 começa com uma breve introdução às quatro partes da série, onde apresenta um diagrama (Figura 1) que mostra as conexões entre as partes e que traz uma novidade: o termo SPDA (sistema de proteção contra descargas atmosféricas) deixa de ser o tema principal, ou único, da norma da forma como estamos acostumados e passa a dividir a cena com uma área específica de proteção e agora tratada em detalhes na Parte 4, que é sobre MPS (medidas de proteção contra surtos).

SPDA e MPS passam a fazer parte de um conceito mais abrangente denominado PDA (proteção contra descargas atmosféricas), que é o sistema completo de proteção. Não se trata de uma divisão entre proteção externa e interna. SPDA continua sendo a parte que trata da proteção contra danos físicos à estrutura e risco à vida, e as MPS são voltadas à proteção dos sistemas elétricos e eletrônicos instalados na estrutura a ser protegida.

Figura 1

Observe na Figura 1 que a Parte 1 tem forte relação com o fenômeno descarga atmosférica, em si. De fato, na ABNT NBR 5419-1 são definidos os parâmetros mais relevantes das correntes das descargas para fins de proteção e suas distribuições estatísticas, através das quais podemos estimar probabilidades de ocorrências de descargas e interações com a estrutura em função desses parâmetros: valor de pico, carga elétrica, energia específica, taxas de subida e durações do(s) impulso(s) de corrente.

Em função disso, diversos novos termos e definições foram introduzidos, relativos aos parâmetros das descargas, como, por exemplo, de forma abreviada: taxa média de variação da frente de onda, origem virtual da corrente de impulso, tempo até o meio valor da cauda, componente longa, etc. Novos termos também foram introduzidos, necessários à mais ampla análise de riscos da Parte 2 e às novas medidas de proteção da Parte 4.

Em seguida, a norma passa para os parâmetros da corrente da descarga atmosférica em uma breve seção que nos remete aos Anexos A – E.

A norma então passa a descrever os danos devido às descargas atmosféricas e seus efeitos. Conceitua os tipos e fontes de danos a uma estrutura, considerando descargas diretas na estrutura ou nas linhas metálicas conectadas a ela (tipicamente rede elétrica e telecomunicações) ou mesmo tubulações metálicas e descargas indiretas. Define também as perdas em função dos tipos e fontes de danos, associando as perdas e danos com os riscos.

A norma estabelece que a necessidade ou não de PDA deve ser avaliada segundo a ABNT NBR 5419-2, tendo em vista os riscos de perdas ou danos de valor social (vidas humanas, serviços ao público e patrimônio cultural). Uma análise da vantagem econômica que se pode obter da adoção de medidas de proteção é indicada, obviamente.

Continuando, a norma lista as medidas básicas de proteção, que basicamente envolvem SPDA e MPS, em função dos diversos tipos de danos e riscos. Novas

medidas que podem ser contabilizadas na avaliação de risco aparecem, como restrições físicas e avisos.

Em seguida estão os critérios básicos para proteção contra descargas atmosféricas, quando são definidos os quatro níveis de proteção (NP), I a IV, com base nos parâmetros das correntes das descargas atmosféricas.

É claro que a ABNT NBR 5419:2005 também tem seus procedimentos baseados nos parâmetros das correntes das descargas, mas na nova versão, através da Parte 1, estes parâmetros são explícitos. Isso pode parecer desnecessário ao usuário interessado na aplicação mais prática da norma, mas certamente estes dados serão assimilados com o tempo, com o uso, e devem aumentar substancialmente o nível de entendimento do fenômeno, em geral, e sua relação com as medidas e técnicas de proteção.

A maior parte das medidas de proteção depende dos valores máximos dos parâmetros da corrente da descarga. A corrente de pico mínima, por outro lado, deve ser considerada no projeto do subsistema de captação do SPDA, pois quanto menor for a corrente da descarga, mais “fechado” tem que ser o subsistema de captação para interceptar a descarga.

A Tabela 1 a seguir é um extrato (parcial) e fusão das tabelas 3, 4 e 5 da ABNT NBR 5419-1. Nela são apresentados os parâmetros especificados de corrente de pico (Ip), carga efetiva transferida para a terra (Q), tempos de subida e de meia amplitude na cauda (T₁/T₂) e taxa média de subida da corrente (di/dt). Nas últimas duas linhas são dadas as probabilidades de as descargas terem parâmetros menores ou maiores que os máximos e mínimos especificados.

Tabela 1

Os parâmetros são obtidos das distribuições da corrente da descarga e correspondem às descargas nuvem-terra descendentes. Os símbolos 1+, 1- e SS correspondem, respectivamente, ao primeiro impulso de descarga positiva, primeiro impulso de descarga negativa e impulso subsequente.

Para o NP-I, as medidas de proteção são previstas para atuarem efetivamente em 98% das descargas, enquanto que para os níveis II, III e IV, os números caem para 95%, 86% e 79%, respectivamente (observe as probabilidades dadas na Tabela 1).

Em seguida temos definições sobre ‘zonas de proteção contra raios’ (ZPR). Nota: aqui o termo ‘raio’ foi utilizado apenas por uma questão de abreviação, ZPR, que em inglês é LPZ.

A conceituação sobre ZPR vem auxiliar na aplicação das medidas de proteção de equipamentos (NBR 5419-4), pois definem zonas (volumes) em que os efeitos da descarga atmosférica (surtos conduzidos ou impulsos eletromagnéticos) são controlados (reduzidos) sistematicamente à medida que se propagam para zonas mais internas à estrutura (ZPR 0, ZPR 1, ZPR 2…).

Figura 2

A norma continua com mais definições básicas sobre SPDA e MPS, até chegar aos anexos:

A) Parâmetros da corrente das descargas atmosféricas;

B) Equação da corrente da descarga atmosférica em função do tempo para efeito de análise;

C) Simulação da corrente da descarga atmosférica com a finalidade de ensaios;

D) Parâmetros de ensaio para simular os efeitos da descarga atmosférica sobre os componentes do SPDA;

E) Surtos devido às descargas atmosféricas em diferentes pontos da instalação.

Os Anexos são densos, com dados e informações conceituais interessantes e úteis que podem servir de subsídios para análises, estudos acadêmicos, simulações, dimensionamento de componentes de proteção, ensaios em laboratórios etc. Estes anexos serão tratados em futuros artigos neste espaço.

*José Claudio de Oliveira e Silva, é membro da CE 03:64.10 ([email protected], www.aptemc.com.br).