Uso de telhas feitas com ligas metálicas como sistema de captores naturais – Parte 1

Por Dr. Hélio Eiji Sueta*

As coberturas metálicas podem ser utilizadas como parte integrante do subsistema de captores de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA). Para isto, devem obedecer aos requisitos descritos na ABNT NBR 5419-3: 2015, principalmente os descritos na Tabela 3, que fornece as espessuras mínimas de chapas metálicas em sistemas de captação. Como a tabela da norma relaciona apenas as espessuras para chumbo, aço (inoxidável, galvanizado), titânio, cobre, alumínio e zinco, no caso de telhas de ligas metálicas e telhas revestidas, fica a dúvida qual seria a espessura a utilizar. Na verdade, as telhas metálicas, em quase sua totalidade, não são construídas com chapas com materiais puros, conforme a Tabela, mas são ligas ou são revestidas com outro material.

Este artigo, que é um resumo do trabalho “Experimental developments in metal sheet used as natural air-termination system”, apresentado no XV SIPDA, mostra alguns resultados  de  testes  realizados em chapas metálicas, com o objetivo de comparar os resultados das diferentes chapas e estimar espessuras adequadas para as chapas de ligas metálicas.

As chapas em questão são aquelas para serem utilizadas em edificações onde não é importante prevenir a perfuração e a geração de pontos quentes não trará danos ou poderá provocar incêndios ou explosões nem algum tipo de ignição (espessura t’ da Tabela 3 da ABNT NBR 5419-3: 2015).

Neste estudo, o foco foi analisar a composição de algumas telhas metálicas  e verificar as perfurações em testes com pulsos de corrente contínua, simulando as correntes de continuidade e testes com impulsos de corrente (10/350µs).

Nestas verificações experimentais iniciais foram preparadas 46 amostras, sendo: 10 amostras de telhas identificadas pelo fabricante como ligas metálicas identificadas como Galvalume; 10 amostras de telhas de ligas metálicas identificada como Ligas IEE; oito amostras de chapas indicadas pelo fabricante  como  alumínio; e 18 amostras de chapas indicadas pelos fabricantes como de Zinco (sendo nove de espessura nominal de 0,5mm e nove de espessura nominal de 0,65mm).

A maioria das amostras é chapa ou pedaço de telhas metálicas de dimensões 0,50 x 0,50m (Amostras ensaiadas na USP) e outras de dimensões 0,20 x 0,20m (amostras ensaiadas na Espanha).

Inicialmente,  as  espessuras  de   todas as amostras foram medidas utilizando um micrômetro em quatro pontos, sendo a espessura considerada a média destes pontos.

Algumas amostras de dimensões 0,50 x 0,50m foram submetidas a testes com pulsos de corrente contínua, simulando correntes de continuidade. Foram aplicados pulsos com carga aproximada  de 100, 150 e 200C, com tolerância de +/- 20% conforme a Tabela C.2 da norma brasileira. Estes testes foram  realizados  no Serviço Técnico de Alta Potência do Instituto de Energia e Ambiente da USP.

Os pulsos de corrente contínua (ver Figura 1, que mostra um exemplo de oscilograma de uma aplicação) para verificação dos efeitos térmicos foram aplicados diretamente nas chapas com um gap aproximado de 2cm, sendo que um pequeno fio de cobre deu início ao arco elétrico entre o eletrodo e à chapa.

Nestas  aplicações,  foram  anotados  os seguintes parâmetros: corrente (A), duração (ms), carga (C), diâmetro médio da perfuração (D).

Algumas amostras de dimensões 0,20 x 0,20m foram submetidas a testes com correntes impulsivas para similar o primeiro impulso positivo com forma de onda 10/350μs e valores de pico de 100, 150 e 200kA. Estes testes foram realizados no AT – Lightning and Earthing Research Center, no Parque Tecnológico de Valencia, na Espanha.

Como fonte de ensaio,  foi  utilizado  um gerador de impulso de corrente que possibilita correntes de pico de até 320kA  e forma de onda 10/350μs em modo crowbar. A Figura 2 mostra detalhes da fonte utilizada. A Figura 3, um exemplo de impulso de corrente aplicado.

Continua na próxima edição.

*Hélio Eiji Sueta é chefe adjunto da Divisão Científica de Planejamento, Análise e Desenvolvimento Energético do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo.