3.2.1. Parte 1
A Parte 1 do texto do documento trata exclusivamente sobre o fenômeno da descarga atmosférica, definindo parâmetros das correntes das descargas que são utilizados como a base das regras de medidas de proteção e dimensionamento de componentes, sendo uma das partes com a tradução mais próxima da IEC 62305-1. Tais parâmetros são considerados para detalhamento das medidas de proteção (MPS (ABNT, 2015d)). Tais considerações e parâmetros não eram tratados de forma explicita e foram abordados na norma ABNT NBR 5419:2005, no Anexo C (normativo), apresentando parâmetros do valor de crista da corrente da descarga, utilizado para o cálculo do raio da esfera rolante (Modelo Eletrogeométrico) e determinação do nível de proteção (ABNT, 2015).
3.2.2. Parte 2
A segunda parte traz mudanças na área de proteção de estruturas contra as descargas atmosféricas. É apresentada de forma detalhada a definição de diversos parâmetros da estrutura,
dos danos às estruturas decorrentes das descargas atmosféricas, sendo consideradas quatro fontes de danos distintas pelo ponto de impacto da descarga, sendo definidas como:
𝑆1 - descarga na estrutura; 𝑆2 - descarga perto da estrutura; 𝑆3 - descarga na linha;
𝑆4 - descarga perto da linha.
Define-se também tipos de danos (𝐷𝑋) como consequência das descargas atmosféricas, sendo:
𝐷1 - ferimentos a seres vivos; 𝐷2 - danos físicos;
𝐷3 - falhas de sistemas eletroeletrônicos.
Cada um destes danos, sozinhos ou combinados, refletem em diferentes tipos de perdas (𝐿𝑋) à estrutura, definidas como:
𝐿1 - perda da vida humana; 𝐿2 - perda de serviços públicos; 𝐿3 - perda de patrimônio cultural; 𝐿4 - perda de valores econômicos.
O quadro 3 ilustra cada uma destas situações de forma simplificada para melhor compreensão (ABNT, 2015).
Quadro 3 – Fontes de danos, tipos de danos e tipos de perdas de acordo com o ponto de impacto
Fonte: NBR 5419-2:2015
Torna-se necessária a realização de cálculos referentes aos riscos existentes em uma estrutura (associados aos tipos de perdas). Cada tipo de risco depende do número médio anual de descargas atmosféricas que incidem diretamente ou próximo a estrutura, da probabilidade do dano possível a ser causado por descargas atmosféricas à estrutura (ABNT, 2015).
Cada uma das componentes de risco que são avaliadas na composição de cada risco podem ser calculadas por meio de uma expressão geral:
𝑅𝑋 = 𝑁𝑋 · 𝑃𝑋 · 𝐿𝑋 (3.1)
onde:
𝑁𝑋: é o número de eventos perigosos por ano; 𝑃𝑋: é a probabilidade de danos à estrutura; 𝐿𝑋: é a perda consequente.
De acordo com ABNT NBR 5419-1, os riscos 𝑅1, 𝑅2 e 𝑅3 devem ser considerados na avaliação da necessidade da proteção contra as descargas atmosféricas e os parâmetros relevantes aos cálculos podem ser obtidos ou calculados a partir dos anexos presentes na parte
2 da Norma, que serão abordados e discutidos no capítulo seguinte. Na NBR 5419:2005 é apresentado um estudo simplificado com informações e procedimentos para o cálculo necessário para a determinação da área de exposição de uma estrutura, e se esta estrutura necessita ou não de um SPDA (ABNT, 2015).
Realizava-se o cálculo da área de exposição equivalente (𝐴𝑒), que foi alterada na versão atual, verificava-se o índice ceraúnico da região, que é o número de incidência de descargas atmosférica na região (𝑇𝑑), que é necessário para determinar a densidade das descargas atmosféricas diretamente para a terra (𝑁𝑔), também aplicava-se fatores ponderantes, como o tipo de ocupação, tipo de construção, o tipo de conteúdo e equipamentos abrigados pela estrutura, os efeitos indiretos das descargas, a localização e a topografia da região, e finalemnte realizava-se uma avaliação final da frequência média anual ponderada das descargas atmosféricas (𝑁𝑑𝑐) prevista para a estrutura.
Desta forma:
∙ se 𝑁𝑑𝑐 = 10^(−3), a estrutura requer um SPDA;
∙ se 10^(−3) 𝑁𝑑𝑐 10^(−5), facultativo, sendo determinado por especialista a necessidade ou não de se instalar um SPDA;
∙ se 𝑁𝑑𝑐 = 10^(−5), dispensa-se o uso de um SPDA.
Então, podia-se utilizar uma tabela fornecida pela norma em função da classificação das estruturas ou da curva de eficiência do SPDA para a definição do nível de proteção do SPDA. A forma de obtenção de 𝑁𝑔 tem sido questionada (SUETA et al., 2013) e tal dado, recomendado pela IEC, sugere o uso 𝑁𝑔 mapeado a partir da rede LLS (por exemplo RINDAT,BrasilDat) elaborado pelo ELAT e, na falta destes, recomenda que adote a seguinte aproximação (ABNT, 2015):
𝑁𝑔 ≈ 0, 1𝑇𝑑 (3.2)
Onde 𝑇𝑑 é o número de dias de trovoadas por ano.
A atual ABNT NBR 5419, no Anexo F, possui um mapa de 𝑁𝐺 para as cinco regiões do Brasil, preparados no INPE pelo ELAT, para que este dado seja consultado, podendo
também ser obtido através da web page do ELAT.
Além de um procedimento detalhado para que seja avaliado e determinado a necessidade de um SPDA, esta parte da Norma dispõe de um procedimento para que seja avaliado o custo da eficiência da proteção no sentido de que sejam reduzidas as perdas econômicas 𝐿4. Avaliando-se as componentes de risco 𝑅4, é possível que seja avaliado os custos das perdas econômicas com ou sem medidas de proteção, devendo ser avaliado de acordo com o que consta no Anexo D (ABNT, 2015).
Dois fluxogramas, um referente ao procedimento para avaliar a necessidade de proteção, outro para que seja avaliado a eficiência do custo da proteção são mostrados respectivamente, no Anexo A, retirados diretamente da própia Norma. Dessa forma, as medidas de proteção, tais como o nível de proteção (I, II, III ou IV), as classes dos DPSs (Classe 1, 2 ou 3), as formas para redução do risco de incêndio, as medidas para redução de tensões de toque e passo, as formas de cabeamento e blindagens serão definidas pela análise de risco da estrutura sob estudo. (SUETA, 2016)
3.2.3. Parte 3
A terceira parte do documento normativo é a que mais tem correspondência com o texto compreendido pela versão em vigor. Este é o trecho que mais conta com alterações (MOREIRA, 2014).
Define-se a finalidade de se utilizar um SPDA externo e interno, bem como ao que estará destinado a proteger dentro das estruturas sem limitação de altura. Garantindo que a descarga seja captada pelo SPDA da estrutura, conduzida pelos condutores e dispersada na terra de forma eficaz e segura, reduzindo os riscos de centelhamento perigosos no interior da estrutura sem expor os ocupantes e outros elementos eletricamente condutores ao risco da descarga atmosférica (ABNT, 2015).
Nesta parte da norma também apresenta mudanças referente ao tipo de materiais de condutores de captação e descida, procedimentos nos testes de continuidade e arquitetura de interligação dos condutores de descida. O método do ângulo de proteção. também conhecido como método Franklin teve um aumento significativo em relação ao alcance dos captores. Os ângulos não são mais fixados em função do nível de proteção, passando a ser obtidos em função da altura dos captores conforme a figura 14. A utilização do método das malhas, conhecido como método Faraday, teve suas dimensões de espaçamento entre as malhas diminuídas, tendo um formato mais "quadrado", como mostrado na quadro 4 (ABNT, 2015)..
Quadro 4 – Comparativo da largura máxima da malha de proteção e raio da esfera rolante de acordo com a classe do SPDA
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015
Figura 14 – Ângulo de proteção correspondente à classe de SPDA
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015
O que pode ser notado é que anteriormente, considerava-se que o comprimento da malha, da rede de condutores posicionadas no plano horizontal ou inclinado da estrutura a ser protegida, poderia ter um espaçamento não maior que o dobro da largura máxima da malha. Pela nova norma, essa malha deverá ter seu comprimento sempre igual a medida da sua largura. Pela ABNT NBR 5419:2005 determinava-se o espaçamento médio entre os condutores de descida, demonstrado no quadro 5 e a interligação por meio de condutores horizontais a cada 20 metros de altura (ABNT, 2015).
mostrado no quadro 5, e as interligações horizontais passam a ser admitidas em intervalos de 10 a 20 metros, sendo aceitável que os espaçamentos dos condutores de descidas tenham no máximo 20% além dos valores estipulados (ABNT, 2015).
Quadro 5 – Comparativo entre valores típicos de distância entre os condutores de descida conforme o nível de proteção do SPDA
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015 e Fonte: ABNT NBR 5419:2005
Referente aos condutores utilizados para os sistemas de captação e de descida, materiais como o aço e o alumínio cobreado foram adicionados, houve um aumento nas dimensões mínimas e das tolerâncias permitidas dos condutores de captação, hastes captoras e condutores de descida, que são considerados para a composição do SPDA (TERMOTÉCNICA, 2015).
Por exemplo, o cobre que passa a ser considerado uma área de seção mínima de 35 𝑚𝑚2 para captação tanto quanto para descidas, contra o mínimo de antes que era estipulado de 35 𝑚𝑚2 para captação e 16 𝑚𝑚2 para descidas. A continuidade elétrica das armaduras de concreto armado existentes, apresentada no atual texto da norma, deverão apresentar uma resistência elétrica inferior a 0,2 ohms para que sejam considerados como condutores naturais da corrente da descarga atmosférica, contra até 1,0 ohms na NBR 5419:2005.
Caso este valor não possa ser alcançado, um sistema convencional de proteção deve ser adotado e instalado. Houve a retirada da consideração da medição da resistência ôhmica do aterramento do SPDA, que antes era sugerido o valor de 10 ohms, e da configuração de aterramento conforme o arranjo "A"2 sendo considerado apenas o arranjo "B"3 (ABNT, 2015)..
3.2.4. Parte 4
A quarta parte da norma não existia na versão ABNT NBR 5419:2005. Esta parte é voltada para a proteção de equipamentos eletro-eletrônicos no interior da estrutura utilizando
as chamadas Medidas de Proteção Contra Surtos (MPS’s) e trata basicamente de aspectos gerais ligados à compatibilidade eletromagnética e proteção para equipamentos elétricos e eletrônicos. A base destas medidas são o roteamento dos condutores, suas blindagens e a equipotencialização por meio dos DPS’s dos condutores energizados (SANTOS, 2015).
Sistemas eletroeletrônicos podem sofrer danos permanentes causados por impulsos eletromagnéticos da descarga atmosférica (LEMP) por meio de surtos conduzidos ou induzidos transmitidos pelos cabos conectados aos sistemas ou pelos efeitos dos campos eletromagnéticos irradiados diretamente para os próprios equipamentos havendo ou não um SPDA instalado do lado externo da estrutura. Os campos eletromagnéticos irradiados podem ser gerados a partir da corrente elétrica que flui no canal das descargas atmosféricas diretas e pela corrente parcial da descarga atmosférica fluindo nos condutores (ABNT, 2015).