3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.2 PLANILHA DE GERENCIAMENTO DE RISCO
3.3.1 Parâmetros
Segundo a ABNT (2015) para a realização do gerenciamento de risco, deve ser seguido um procedimento básico que conta com as seguintes etapas:
Identificação da estrutura a ser protegida e suas características;
Identificação de todos os tipos de perdas na estrutura e os correspondentes riscos relevantes R (R1 a R4);
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Avaliação da necessidade de proteção, por meio da comparação dos riscos R1, R2 e R3 com os riscos toleráveis (RT);
Avaliação da eficiência do custo da proteção pela comparação do custo total das perdas com ou sem as medidas de proteção.
De forma análoga, a norma estabelece o procedimento específico para avaliar a necessidade de proteção, tendo como base os valores dos riscos R1, R2 e R3, e
sendo realizado para cada um destes conforme descrito abaixo: Identificação dos componentes RX que compõe o risco;
Cálculo dos componentes de risco identificados RX;
Cálculo do risco total R;
Identificação dos riscos toleráveis RT;
Comparação do risco R com o valor do risco tolerável RT. Se o valor de
R for maior do que o de RT, medidas de proteção devem ser adotadas
para reduzir todos os riscos aos quais a estrutura está sujeita.
Como já mencionado em 2.1.2, e segundo estabelecido em ABNT (2015), existem três tipos básicos de danos que ocorrem em consequência das descargas atmosféricas. Estes danos causam perdas que podem ser classificadas em quatro categorias:
L1: perda de vida humana (incluindo ferimentos permanentes); L2: perda de serviço ao público;
L3: perda de patrimônio cultural; L4: perda de valores econômicos.
Segundo a ABNT (2015) para cada tipo de perda que possa aparecer na estrutura, deve ser avaliado o risco resultante. Conforme definido na Parte 2 da norma ABNT NBR 5419:2015, o risco (R) é um valor relativo a uma provável perda anual, sendo avaliado e classificado em:
R1: Risco de perda de vida humana (incluindo ferimentos permanentes); R2: Risco de perda de serviço ao púbico;
R3: Risco de perda de patrimônio cultural; R4: Risco de perda de valores econômicos.
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Para calcular o valor dos riscos existentes em uma estrutura é necessário avaliar riscos parciais, denominados componentes de risco (RX). Desta forma, cada
risco R é a soma dos seus componentes de risco. A definição de cada um dos componentes RX (RA, RB, RC, RM, RU, RV, RW e RZ) é apresentada a seguir de acordo
com o ponto de impacto da descarga atmosférica.
De acordo com a ABNT (2015) os componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas na estrutura são:
RA: componente relativo a ferimentos aos seres vivos causados por
choque elétrico devido às tensões de toque e passo dentro da estrutura e fora nas zonas até 3 m ao redor dos condutores de descidas;
RB: componente relativo a danos físicos causados por centelhamentos
perigosos dentro da estrutura iniciando incêndio ou explosão, os quais podem também colocar em perigo o meio ambiente;
RC: componente relativo a falhas de sistemas internos causados por
LEMP.
Os componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas perto da estrutura são:
RM: componente relativo a falhas de sistemas internos causados por
LEMP.
Os componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas em uma linha conectada à estrutura são:
RU: componente relativo a ferimentos aos seres vivos causados por
choque elétrico devido às tensões de toque e passo dentro da estrutura; RV: componente relativo a danos físicos (incêndio ou explosão iniciados
por centelhamentos perigosos entre instalações externas e partes metálicas geralmente no ponto de entrada da linha na estrutura) devido à corrente da descarga atmosférica transmitida ou ao longo das linhas; RW: componente relativo a falhas de sistemas internos causados por
sobretensões induzidas nas linhas que entram na estrutura e transmitida a esta.
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Os componentes de risco para uma estrutura devido às descargas atmosféricas perto de uma linha conectada à estrutura são:
RZ: componente relativo a falhas de sistemas internos causados por
sobretensões induzidas nas linhas que entram na estrutura e transmitida a esta.
Os componentes de risco são expressos pela seguinte equação básica:
𝑅𝑋= 𝑁𝑋∗ 𝑃𝑋∗ 𝐿𝑋 (2) Onde: NX é o número de eventos perigosos por ano, apresentado no Anexo A
da Parte 2 da norma ABNT NBR 5419:2015; PX é a probabilidade de dano à estrutura,
apresentado no Anexo B da norma; e LX é a perda consequente, cujo os parâmetros
são definidos no anexo C da norma (ABNT, 2015).
Os principais fatores que afetam NX são a densidade de descargas atmosféricas para a terra (NG) e as características físicas da estrutura a ser protegida, bem como a sua vizinhança, as linhas conectadas e o solo. Já a probabilidade PX é influenciada pelas características da estrutura, linhas conectadas e pelas medidas de proteção existentes. E finalmente, LX é afetada pelo tipo de utilidade da estrutura, permanência das pessoas, tipo de serviço fornecido ao público, valor dos bens afetados pelos danos, e pelas medidas providenciadas para limitar a quantidade de perdas (ABNT, 2015).
A seguir são apresentadas as equações para o cálculo de cada um dos componentes de risco, sendo importante salientar que as fórmulas para calcular os valores de LX variam de acordo com o risco R e, portanto, são explicadas
posteriormente às equações dos riscos (ABNT, 2015).
𝑅𝐴 = 𝑁𝐷∗ 𝑃𝐴∗ 𝐿𝐴 (3)
Cujo os parâmetros são calculados por:
𝑁𝐷 = 𝑁𝐺 ∗ 𝐴𝐷∗ 𝐶𝐷∗ 10−6 (4)
Onde: NG é a densidade de descargas atmosféricas para a terra por km*ano,
cujo os valores foram disponibilizados pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) em Mapas impressos, apresentados no Anexo F da norma; AD é área de
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calculada pela Equação 5, caso seja uma estrutura complexa, um método gráfico deverá ser utilizado; e CD é o fator de localização da estrutura, que pode ser
encontrado na tabela A.1 do Anexo A da norma.
𝐴𝐷 = 𝐿 ∗ 𝑊 + 2 ∗ (3 ∗ 𝐻) ∗ (𝐿 + 𝑊) + 𝜋 ∗ (3 ∗ 𝐻)² (5)
Onde: L é o comprimento, W é a largura e H é a altura da estrutura, todos em metros.
𝑃𝐴 = 𝑃𝑇𝐴 ∗ 𝑃𝐵 (6)
Onde: PTA depende das medidas de proteção adicionais contra tensões de toque e passo, cujos valores são definidos na tabela B.1 do Anexo B da norma; e no mesmo anexo, porém na tabela B.2 são estabelecidos os valores de PB, que depende do nível de proteção contra descargas atmosféricas (NP) para o qual o SPDA foi projetado.
𝑅𝐵 = 𝑁𝐷∗ 𝑃𝐵∗ 𝐿𝐵 (7)
𝑅𝐶 = 𝑁𝐷∗ 𝑃𝐶∗ 𝐿𝐶 (8) Cujo o valor de PC é dado pela seguinte equação:
𝑃𝐶 = 𝑃𝑆𝑃𝐷 ∗ 𝐶𝐿𝐷 (9)
Onde: PSPD depende do sistema coordenado de DPS conforme a ABNT NBR
5419-4 e do nível de proteção contra descargas atmosféricas para o qual os DPS foram projetados, com seus valores encontrados na tabela B.3 do Anexo B da norma; e CLD é um fator que depende das condições da blindagem, aterramento e isolamento
da linha a qual o sistema interno está conectado, com valores definidos no mesmo anexo que PSPD, porém na tabela B.4.
𝑅𝑀 = 𝑁𝑀 ∗ 𝑃𝑀 ∗ 𝐿𝑀 (10) Cujo os parâmetros são calculados por:
𝑁𝑀 = 𝑁𝐺 ∗ 𝐴𝑀∗ 10−6 (11)
Onde: AM é a área de exposição equivalente de descargas atmosféricas que
atingem perto da estrutura em metros e calculada pela Equação 12.
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𝑃𝑀 = 𝑃𝑆𝑃𝐷 ∗ 𝑃𝑀𝑆 (13)
Os valores de PMS são obtidos da Equação a seguir:
𝑃𝑀𝑆 = (𝐾𝑆1∗ 𝐾𝑆2 ∗ 𝐾𝑆3∗ 𝐾𝑆4)² (14) Onde: KS1 leva em consideração a eficiência da blindagem por malha da
estrutura, SPDA ou outra blindagem na interface ZPR 0/1 (estas zonas de proteção contra descargas atmosféricas são definidas na subseção 8.3 da Parte 1 da norma ABNT NBR 5419:2015, e neste caso representa a blindagem existente entre as Zonas de proteção 0 e 1), e é definido pela Equação 15; KS2 leva em consideração a
eficiência da blindagem por malha de blindagem interna a estrutura na interface ZPR X/Y (X>0, Y>1), que é calculada pela Equação 16; KS3 leva em consideração as
características da fiação interna e seus valores são encontrados na tabela B.5 do Anexo B da norma; e KS4 leva em consideração a tensão suportável de impulso do
sistema a ser protegido, e é calculado a partir da Equação 17.
𝐾𝑆1 = 0,12 ∗ 𝑤𝑚1 (15)
𝐾𝑆2 = 0,12 ∗ 𝑤𝑚2 (16)
Onde: wm1 e wm2, ambos em metros, são as larguras da blindagem em forma
de grade, ou dos condutores de descidas do SPDA tipo malha ou o espaçamento entre colunas metálicas da estrutura, ou o espaçamento entre estruturas de concreto armado atuando como SPDA natural. Para blindagens metálicas contínuas com espessura não inferior a 0,1mm, KS1 = KS2 = 10-4.
𝐾𝑆4 = 1
𝑈𝑊 (17)
Onde: UW é a tensão suportável nominal de impulso do sistema a ser protegido,
expressa em kV.
𝑅𝑈 = (𝑁𝐿+ 𝑁𝐷𝐽) ∗ 𝑃𝑈∗ 𝐿𝑈 (18) Onde: NL é o número de sobretensões de amplitude não inferior a 1 kV (1/ano)
na seção da linha e NDJ é o número de eventos perigosos para uma estrutura
adjacente. Os cálculos de NL e NDJ são mostrados abaixo:
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Onde: AL é a área de exposição equivalente de descargas atmosféricas que
atingem a linha, expressa em metros e calculada conforme a Equação 20; CI é o fator
de instalação da linha, definido na tabela A.2 do Anexo A da ABNT NBR 5419:2015; CE é o fator ambiental da linha; cujo os valores são apresentados na tabela A.4 da
norma; e CT é o fator tipo de linha; com valores determinados na tabela A.3 do mesmo
anexo.
𝐴𝐿 = 40 ∗ 𝐿𝐿 (20)
Onde: LL é o comprimento da seção da linha em metros.
𝑁𝐷𝐽 = 𝑁𝐺 ∗ 𝐴𝐷𝐽∗ 𝐶𝐷𝐽∗ 𝐶𝑇∗ 10−6 (21)
Onde: ADJ é a área de exposição equivalente da estrutura adjacente, que deve
ser determinada de forma semelhante a AD e CDJ é o fator de localização da estrutura
adjacente, que é equivalente a CD.
𝑃𝑈 = 𝑃𝑇𝑈 ∗ 𝑃𝐸𝐵∗ 𝑃𝐿𝐷 ∗ 𝐶𝐿𝐷 (22)
Onde: PTU depende das medidas de proteção contra tensões de toque, como
restrições físicas ou avisos visíveis de alerta, tendo seus valores definidos na tabela B.6 do Anexo B da Parte 2 da norma; PEB depende das ligações equipotenciais para
descargas atmosféricas (EB) conforme a ABNT NBR 5419-3 e do nível de proteção contra descargas atmosféricas (NP) para o qual o DPS foi projetado, cujo os valores são determinados na tabela B.7 do Anexo B da norma; e PLD é a probabilidade de
falha de sistemas internos devido a uma descarga atmosférica na linha conectada dependendo das características da linha, e com seus valores estabelecidos na tabela B.8 do mesmo que PTU e PEB.
𝑅𝑉 = (𝑁𝐿+ 𝑁𝐷𝐽) ∗ 𝑃𝑉∗ 𝐿𝑉 (23) Cujo o valor de PV é dado por:
𝑃𝑉 = 𝑃𝐸𝐵∗ 𝑃𝐿𝐷∗ 𝐶𝐿𝐷 (24) 𝑅𝑊= (𝑁𝐿+ 𝑁𝐷𝐽) ∗ 𝑃𝑊∗ 𝐿𝑊 (25) Onde: PW é calculado pela seguinte equação:
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𝑅𝑍 = 𝑁𝐼∗ 𝑃𝑍∗ 𝐿𝑍 (27)
Onde: NI é o número de sobretensões de amplitude não inferior a 1 kV (1/ano)
na seção da linha, e é calculado a partir da equação abaixo:
𝑁𝐼 = 𝑁𝐺∗ 𝐴𝐼∗ 𝐶𝐼∗ 𝐶𝐸 ∗ 𝐶𝑇∗ 10−6 (28)
Onde: AI é a área de exposição equivalente de descargas atmosféricas para a
terra perto da linha, expressa em m², que deve ser calculada a partir da Equação 29.
𝐴𝐼 = 4000 ∗ 𝐿𝐿 (29)
𝑃𝑍 = 𝑃𝑆𝑃𝐷∗ 𝑃𝐿𝐼∗ 𝐶𝐿𝐼 (30)
Onde: PLI é a probabilidade de falha e sistemas internos devido a uma descarga
atmosférica perto de uma linha conectada dependendo das características da linha e dos equipamentos, cujo os valores são determinados na tabela B.9 do Anexo B da norma; e CLI é um fator que depende das condições da blindagem, do aterramento e
da isolação da linha, com valores determinados na tabela B.4 do mesmo anexo. A partir da definição e equação de cada um dos componentes de risco, é possível determinar os valores dos riscos R conforme as equações apresentadas abaixo: 𝑅1 = 𝑅𝐴1∗ 𝑅𝐵1∗ 𝑅𝐶11 ∗ 𝑅𝑀11 ∗ 𝑅 𝑈1∗ 𝑅𝑉1∗ 𝑅𝑊11 ∗ 𝑅𝑍11 (31) 𝑅2 = 𝑅𝐵2∗ 𝑅𝐶2∗ 𝑅𝑀2∗ 𝑅𝑉2∗ 𝑅𝑊2∗ 𝑅𝑍2 (32) 𝑅3 = 𝑅𝐵3∗ 𝑅𝑉3 (33) 𝑅4 = 𝑅𝐴4 2 ∗ 𝑅𝐵4∗ 𝑅𝐶4∗ 𝑅𝑀4∗ 𝑅𝑈42 ∗ 𝑅𝑉4∗ 𝑅𝑊4∗ 𝑅𝑍4 (34)
Para o risco R1 os valores de LX serão dados pelas seguintes equações:
1 Somente para estruturas com risco de explosão e para hospitais com equipamentos elétricos para
salvar vidas ou outras estruturas quando a falha dos sistemas internos imediatamente possa pôr em perigo a vida humana.
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𝐿𝐴 = 𝐿𝑈 = 𝑟𝑡∗ 𝐿𝑇∗𝑛𝑧
𝑛𝑡∗
𝑡𝑧
8760 (35)
Onde: rt é um fator de redução da perda de vida humana dependendo do tipo
de solo ou piso, com valores estabelecidos na tabela C.3 do Anexo C da norma; LT é
o número relativo médio típico de vítimas feridas por choque elétrico devido a um evento perigoso, cujo os valores são dados na tabela C.2 do Anexo C; nz é o número
de pessoas na zona; nt é o número total de pessoas na estrutura; e tz é o tempo
durante o qual as pessoas estão presente na zona, expresso em horas por ano. 𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑃 ∗ 𝑟𝑓∗ ℎ𝑧∗ 𝐿𝐹 ∗
𝑛𝑧
𝑛𝑡∗
𝑡𝑧
8760 (36)
Onde: rp é um fator de redução da perda devido a danos físicos dependendo
das providências tomadas para reduzir as consequências do incêndio, e tem seus valores determinados na tabela C.4 do Anexo C da norma; rf é um fator de redução
da perda devido a danos físicos dependendo do risco de incêndio ou do risco de explosão da estrutura, cujo os valores são apresentados na tabela C.5 do mesmo Anexo; hz é um fator de aumento da perda devido a danos físicos quando um perigo
especial estiver presente, com valores estabelecidos na tabela C.6 do Anexo C; e LF
é número relativo médio típico de vítimas por danos físicos devido a um evento perigoso, com valores definidos na tabela C.2 da norma 5419-2.
𝐿𝐶 = 𝐿𝑀 = 𝐿𝑊= 𝐿𝑍 = 𝐿𝑂∗ 𝑛𝑧
𝑛𝑡∗
𝑡𝑧
8760 (37)
Onde: LO é o número relativo médio típico de vítimas por falha de sistemas
internos devido a um evento perigoso, cujo os valores devem ser determinados a partir da tabela C.2 do Anexo C da norma.
Para o risco R2 os valores de LX devem ser calculados pelas equações abaixo:
𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑃 ∗ 𝑟𝑓∗ 𝐿𝐹∗ 𝑛𝑧
𝑛𝑡 (38)
Onde: LF é o número relativo médio típico de usuários não servidos, resultante
do dano físico devido a um evento perigoso, cujo os valores são encontrados na tabela C.8 do Anexo C da norma.
𝐿𝐶 = 𝐿𝑀 = 𝐿𝑊= 𝐿𝑍 = 𝐿𝑂∗ 𝑛𝑧
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Onde: LO é o número relativo médio típico de usuários não servidos, resultante
da falha de sistemas internos devido a um evento perigoso, que possui seus valores estabelecidos na tabela C.8 do Anexo C da norma.
Para o risco R3 os valores de LX são determinados pela Equação 39.
𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑃 ∗ 𝑟𝑓∗ 𝐿𝐹∗𝑐𝑧
𝑐𝑡 (40)
Onde: LF é o valor relativo médio típico de todos os valores atingidos pelos
danos físicos devido a um evento perigoso, determinado na tabela C.10 do Anexo C da norma; cz é o valor do patrimônio cultural na zona e ct é o valor total da edificação
e conteúdo da estrutura (soma de todas as zonas).
Para o risco R4 os valores de LX são determinados pelas equações a seguir:
𝐿𝐴 = 𝐿𝑈 = 𝑟𝑡∗ 𝐿𝑇∗𝑐𝑎
𝑐𝑡𝑎 (41)
Onde: LT é o valor relativo médio típico de todos os valores danificados por
choque elétrico devido a um evento perigoso, tendo seu valor definido na tabela C.12 do Anexo C da ABNT 5419-2; ca é o valor dos animais na zona; e ct é o valor total da
estrutura (soma de todas as zonas para animais, edificação, conteúdo e sistemas internos incluindo suas atividades).
𝐿𝐵 = 𝐿𝑉 = 𝑟𝑃 ∗ 𝑟𝑓∗ 𝐿𝐹∗(𝑐𝑎 + 𝑐𝑏+ 𝑐𝑐+ 𝑐𝑠)
𝑐𝑡𝑎 (42)
Onde: LF é o valor relativo médio típico de todos os valores atingidos pelos
danos físicos devido a um evento perigoso, cujo os valores são determinados na tabela C.12 da norma; cb é o valor da edificação relevante à zona; cc é o valor do
conteúdo da zona; cs é o valor dos sistemas internos incluindo suas atividades na
zona.
𝐿𝐶 = 𝐿𝑀 = 𝐿𝑊= 𝐿𝑍 = 𝐿𝑂∗𝑐𝑠
𝑐𝑡3 (43)
3 Estas relações devem somente se consideradas nas Equações 39 – 42, se a análise de risco for
conduzida de acordo com a seção 6.10 da norma 5419-2, usando o seu anexo D. No caso de utilizar
um valor representativo para o risco tolerável R4 de acordo com a tabela 4 desta norma, as relações
não podem ser levadas em consideração. Nestes casos, as relações devem ser substituídas pelo valor 1.
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Onde: LO é o valor relativo médio típico de todos os valores danificados pela
falha de sistemas internos devido a um evento perigoso; com valores definidos na tabela C.12 do Anexo C da norma.
A Figura 20 a seguir tem como objetivo auxiliar o projetista na determinação e entendimento das áreas de exposição equivalentes utilizadas para o cálculo do gerenciamento de risco.
Figura 20 - Áreas de exposição equivalentes (AD, AM, AI, AL)
Fonte: ABNT, 2015.