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Para verificar se existem muitas diferenças entre o projeto apresentado no item anterior baseado na versão antiga da norma NBR 5419-2005, será feito um projeto totalmente novo considerando apenas a nova versão da NBR 5419-2015 passo a passo.

4.2.1. Densidade e Descargas Atmosféricas Para a Terra [Ng]

De acordo com o mapa isoceraúnico do INPE/ELAT, conforme a figura 27: Ng=6,6 [Decargas/km²/ano]

Figura 27 – Densidade de descargas atmosféricas para a terra (Ng).

4.2.2. Geometria da Estrutura [m]

Comprimento [L] = 69,15 Largura [W] = 19,5 Altura [H] = 16

4.2.3. Área de Exposição Equivalente[m²]

Ad=L*W+2*(3*H) *(L+W) +3,1415*(3*H) ² (4.1) Ad=69,15*19,5+2*(3*16) *(69,15+19,5) *3,1415*(3*16) ²

Ad=17097,05

4.2.4. Fatores de Ponderação

Verificação do fator de localização da estrutura [Cd]

De acordo com a tabela A.1 da NBR 5419-2:2015 mostrada a seguir, Cd=0,5.

Tabela 1 – Fator de localização da estrutura em função das características da vizinhança

4.2.4.1.Comprimento da linha de energia [m]

LI=60

4.2.4.2. Fator de instalação da linha de energia [Ci]

Pela tabela A.2 da NBR 5419-2:2015, Ci=0.5 como podemos conferir a seguir:

Tabela 2 – Fator de instalação de linha de energia

Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015

4.2.4.3. Fator do tipo da linha de energia [Ct]

Pela tabela A.3 da NBR 5419-2:2015, Ct=0.2 uma vez que na UTFPR Sede Centro Ecoville possui subestação própria, podemos conferir o valor dado pela tabela a seguir:

Tabela 3 – Fator do tipo de linha de energia

4.2.4.4. Fator ambiental da linha de energia [Ce]

Pela tabela A.4 da NBR 5419-2:2015, Ce=0.1 pois encontra-se em perímetro urbano, conforme tabela a seguir:

Tabela 4 – Fator ambiental da linha [CE]

Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015

4.2.4.5.Comprimento da linha de sinal [m]

L1t=1

4.2.4.6. Fator de instalação da linha de sinal [Cit]

Utilizando os mesmos parâmetros da tabela 2 (A.2) mostrado anteriormente, Cit=0,5

4.2.4.7.Fator do tipo de linha de sinal [Ctt]

Utilizando os mesmos parâmetros da tabela 3 (A.3) mostrado anteriormente, Ctt=0,5

4.2.4.8.Fator ambiental da linha de sinal [Cet]

4.2.4.9. Número de e ventos perigosos para a estrutura por ano [Nd]

Nd= Ng*Ad*Cd*10^ (-6) = 0,05642 (4.2)

4.2.4.10. Número médio anual de eventos perigosos devido a descargas atmosféricas perto da estrutura por ano [Nm]

Nm= Ng*2*500*(L+W)+3,1415*500²*10^ (-6) (4.3) Nm=5,768718

4.2.4.11. Número médio anual de eventos perigosos devido a descargas atmosféricas na linha de energia por ano [NI]

NI= Ng*40*LI *Ci*Ce*Ct*10^ (-6) (4.4)

Nl=0,000158

4.2.4.12. Número médio anual de eventos perigosos devido a descargas atmosféricas perto da linha de energia por ano [Ni]

Ni= Ng*4000*LI *Ci*Ce*Ct*10^ (-6) (4.5)

Nl=0,01584

4.2.4.13. Número médio anual de eventos perigosos devido a descargas atmosféricas na linha de sinal por ano [Nlt]

Nlt=Ng*40*1*Cit*Cet*Ctt*10^ (-6) (4.6)

Nlt=0,000066

4.2.4.14. Número médio anual de eventos perigosos devido a descargas atmosféricas perto da linha de sinal por ano [Nit]

Nit=Ng*4000*1*Cit*Cet*Ctt*10^ (-6) (4.7) Nit=0,0066

4.2.4.15. Proteção da estrutura [Pb]

Uma vez considerado que para este projeto, a estrutura não contenha algum tipo de proteção, como ocorrido na época que o SPDA antigo foi construído, será considerado o índice sem proteção da tabela B.2 da NBR 5419-2:2015 mostrada na tabela 5:

Pb=1

Tabela 5 – Probabilidade a ser considerada em função do tipo de proteção

Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015

4.2.4.16. Tipo de linha externa de energia [Cld e Cli]

Conforme a tabela B.4 da NBR 5419-2:2015 demonstrado na tabela 6 temos: Cld=1 e Cli= 0,1

Tabela 6 – Cld e Cli em função da forma de fornecimento de energia na entrada da edificação

Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015

4.2.4.17. Tipo de linha externa de sinal [Cldt e Clit]

Como no item anterior, a mesma tabela é utilizada para definir Cldt e Clit. Como os cabos de comunicação são de fibra ótica, Cldt=0 e Clit = 0.

4.2.4.18. Estimativa de Ks1

Ks1 leva em consideração a eficiência da blindagem por malha estrutural, SPDA ou outra blindagem na interface de zona de proteção, por convenção:

Ks1=1

4.2.4.19. Definição de Uw energia[kV]

Uw é a tensão nominal suportável de impulso pelo sistema a ser protegido. Uw=13,8

4.2.4.20. Definição de Uw sinal [kV]

Uwt= 1,5

4.2.4.21. Cálculo de Ks4

Ks4 é a proporção inversa da tensão Uw suportável de impulso do sistema a ser protegido.

Ks4=1/13,8 = 0,072464 (4.8)

4.2.4.22. Cálculo de Ks4t sinal

Ks4t=1/1,5=0,6667 (4.9)

4.2.4.23. Nível de proteção [NP]

Pela tabela B.7 da NBR 5419-2:2015, conforme tabela 7:

Peb= 0,02

Tabela 7 – Valor de Peb por classe do DSP

4.2.4.24. Roteamento, blindagem e interligação de energia [Pld]

De acordo com a tabela B.8 da NBR 5419-2:2015 transcrita na tabela 8:

Pld =1

Pois 13,8kV é bem maior que o valor mais elevado da tabela 8, para linhas aéreas ou enterradas, com ou sem blindagem, não interligadas ao mesmo barramento de equipotencialização.

Tabela 8 – Valor de Pld por classe do DSP

Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015

4.2.4.25. Ks1

Pldt = 1.

4.2.4.26. Cálculo da probabilidade de descarga na linha de energia causar danos materiais [Pv]

Pv= Peb*Pld*Cld=0,02 (4.10)

4.2.4.27. Probabilidade de descarga na linha de sinal causar danos materiais [Pvt]

Pvt=Peb*Pldt*Cldt=0 (4.11)

4.2.5. Zonas da Edificação.

4.2.5.1. Zona: Z1(área externa da edificação)

4.2.5.1.1. Número de pessoas na Zona [nz]

nz = 20

4.2.5.1.2. Número de pessoas dentro da estrutura [nt]

nt=480

Lembrando que no bloco B encontra-se 1 restaurante, 1 biblioteca, 18 salas de aula e 1 casa de máquinas.

4.2.5.1.3. Tempo de presença das pessoas em locais perigosos fora da estrutura [h/ano][te]

4.2.5.1.4. Tempo de presença das pessoas na Zona [h/ano][tz]

tz=8760

4.2.5.1.5. Risco de perda de vida humana incluindo ferimento permanente [L1]

Considerar.

4.2.5.1.6. Perda inaceitável de serviço ao público [L2]

Considerar.

4.2.5.1.7. Perda inaceitável de patrimônio cultural [L3]

Desprezar.

4.2.5.1.8. Perda econômica [L4]

Considerar.

4.2.5.1.9. Risco de explosão/ Hospitais [L4] Considerar.

4.2.5.1.10. Medidas de proteção para descargas na linha [Ptu]

Considerando a tabela B.6 da NBR 5419-2:2015, Ptu=1

4.2.5.1.11. Ks2

4.2.5.1.12. Nível de proteção NP de energia [Pspd]

Conforme tabela B.3 da NBR 5419-2:2015:

Pspd=0,02

4.2.5.1.13. Fiação interna de energia [Ks3]

Considerar Ks3=1.

4.2.5.1.14. Nível de proteção NP de sinal [Pspdt]

Psdpdt=1.

4.2.5.1.15. Fiação interna de sinal [Ks3t]

Considerar Ks3t=1.

4.2.5.1.16. Probabilidade de descarga na estrutura causar danos aos sistemas internos [Pc]

Pc=Pspd*Cld=0,02 (4.12)

4.2.5.1.17. Probabilidade de descarga na estrutura causar danos em sistemas internos pelo sinal [Pct]

Pct=Pspdt*Cldt=0 (4.13)

4.2.5.1.18. Cálculo de Pms

4.2.5.1.19. Cáculo de Pmst

Pmst=(Ks1*Ks2*Ks2*Ks4) ²=0,4444444444 (4.15)

4.2.5.1.20. Probabilidade de descarga perto da estrutura causar danos em sistemas internos [Pm]

Pm=Pspd*Pms =0,000105 (4.16)

4.2.5.1.21. Probabilidade de descarga perto da estrutura causar danos em sistemas interno de sinal [Pmt]

Pmt=Pspdt*Pmst=0,44444 (4.17)

4.2.5.1.22. Probabilidade de descarga na linha causar ferimentos e seres vivos por choque [Pu]

Pu=Ptu*Peb*Pld*Cld=0,02

4.2.5.1.23. Probabilidade de descarga na linha causar ferimentos e seres vivos por choque SINAL [Put]

Put=Ptu*Peb*Pldt*Cldt =0 (4.18)

4.2.5.1.24. Probabilidade de descarga da linha causar falhas em sistemas internos [Pw]

Pw=Pspd*Pld*Cld (4.19)

4.2.5.1.25. Probabilidade de descarga na lima causar fala de sistemas internos de sinais [Pwt]

Pwt=Pspdt*Pldt*Cldt=0 (4.20)

4.2.5.1.26. Cálculo de Pli

Pli para Uw igual 13,8V: Pli=0,1

4.2.5.1.27. Cálculo de Plit

Plit para Uwt igual a 1,5kV: Plit=0,5

4.2.5.1.28. Probabilidade de descarga perto da linha causar fala de sistemas internos [Pz]

Pz=Pspd*Pli*Cli=0,0002 (4.21)

4.2.5.1.29. Probabilidade de descarga erro da linha causar falha de sistemas internos de sinais [Pzt]

Pzt=Pspdt*Plit*Clit=0 (4.22)

4.2.5.1.30. Medidas de proteção para descargas na estrutura (tabela B.1 da NBR 541- 2:2015) [Pta]

Equipotencialização efetiva do solo: Pta=0,01

4.2.5.1.31. Fator de redução pelo tipo de superfície do solo ou piso (tabela C.3 da NBR 5419-2:2015) [rt]

Superfície de mármore ou cerâmica. rt=0,001

4.2.5.1.32. Providências para reduzir consequências de incêndio (tabela C.4 da NBR 5419-2:2015) [rp]

Providências a serem tomadas: Instalação de extintores fixos operados manualmente, hidrantes, alarmes manuais e compartimentos à prova de fogo, saídas de emergência.

rp=0,5

4.2.5.1.33. Fator de redução de risco de incêndio ou explosão na estrutura (tabela C.5 da NBR 5419-2:2015) [rf]

Zona com risco de explosão devido ao armazenamento de gás do restaurante próximo à edificação.

rf=0,1.

4.2.5.1.34. Fator [hz] para perigo especial (tabela C.6 da NBR 5419-2:2015)

Além da taxa de ocupação, restaurante e biblioteca mencionado anteriormente, existe um mini auditório no bloco B, logo:

hz=5

4.2.5.1.35. Probabilidade de descarga na estrutura causar ferimentos em seres vivos devido a choque elétrico [Pa]

4.2.5.1.36. Perda de vida humana incluindo ferimento permanente [L1]

4.2.5.1.36.1. Cálculo de Lt

Lt=0,01

4.2.5.1.36.2. Danos físicos D2 (tabela C.2 da NBR 541-2:2015) [Lf]

Lf=0,1

4.2.5.1.36.3. Falhas de sistemas internos D3 (tabela C.2 da NBR 541- 2:2015) [Lo] Lo=0,1 4.2.5.1.36.4. Cálculo de La La=rt*Lt*(nz/nt) *(tz/8760) (4.24) La=0,000000417 4.2.5.1.36.5. Cálculo de Lu Lu=La=0,0000000417 4.2.5.1.36.6. Cálculo de Lb Lb=rp*rf*hz*Lf*(nz/nt)*(tz/8760) (4.25) Lb=0,001042

4.2.5.1.36.7. Cálculo de Lv Lv=Lb=0,001042 4.2.5.1.36.8. Cálculo de Lc Lc=Lo*(nz/nt)*(tz/8760) (4.26) Lc=0,004167 4.2.5.1.36.9. Cálculo de Lm, Lw e Lz Lm=Lw=Lz=Lc=0,004167

4.2.5.1.37. Perda inaceitável de serviço público [L2]

4.2.5.1.37.1. Danos Físicos, tipo D2 [Lf] (Conforme tabela C.8 da NBR 5419-2:2015)

Lf=0,1

4.2.5.1.37.2. Falhas de sistemas internos, tipo D3 [Lo] (Conforme tabela C.8 da NBR 5419-2:2015)

Lo=0,01

4.2.5.1.37.3. Cálculo de Lb

Lb=rp*rf*Lf*(nz/nt) (4.27) Lb=0,000208

4.2.5.1.37.4. Cálculo de Lv Lv=Lb=0,000208 4.2.5.1.37.5. Cálculo de Lc Lc=Lo*(nz/nt) (4.28) Lc=0,000417 4.2.5.1.37.6. Cálculo de Lm, Lw e Lz Lm=Lw=Lz=Lc=0,000417 4.2.5.1.38. Perda econômica [L4]

4.2.5.1.38.1. Danos Físicos, tipo D2 [Lf] (Conforme tabela C.12 da NBR 5419-2:2015)

Lf=0,2

4.2.5.1.38.2. Falhas de sistemas internos, tipo D3 [Lo] (Conforme tabela C.12 da NBR 5419-2:2015)

Lo=0,001

4.2.5.1.38.3. Danos Físicos fora da estrutura, tipo D2 [Lfe] (Conforme tabela C.12 da NBR 5419-2:2015)

4.2.5.1.38.4. Valor dos animais da Zona 1 [ca]

ca=0

4.2.5.1.38.5. Valor da edificação na Zona 1 [cb]

cb=12 milhões

4.2.5.1.38.6. Valor do conteúdo da na Zona 1 [cc]

cc=6 milhões

4.2.5.1.38.7. Valor dos sistemas internos e atividades realizadas na Zona 1 [cs]

cs=4 milhões 4.2.5.1.38.8. Valor do conteúdo da na Zona 1 [ct]

ct=22 milhões

4.2.5.1.38.9. Total de valores do fora da estrutura [ce]

ce=1 milhões

4.2.5.1.38.10. Cálculo de La

La=rt*Lt*(ca/ct) (4.29) La=0

4.2.5.1.38.11. Cálculo de Lu Lu=La=0 4.2.5.1.38.12. Cálculo de Lb Lb=rp*rf*Lf*[(ca+cb+cc+cs)/ct] (4.30) Lb=0,01 4.2.5.1.38.13. Cálculo de Lv Lv=Lb=0,01 4.2.5.1.38.14. Cálculo de Lc Lc=Lo*(cs/ct) (4.31) Lc=0,000182 4.2.5.1.38.15. Cálculo de Lm, Lw e Lz Lm=Lw=Lz=Lc=0,000182 4.2.5.1.38.16. Cálculo de Le Le=Lfe*(ce/ct) (4.32) Le=0,009091 4.2.5.1.38.17. Cálculo de Lft Lft=Lf+Le (4.33) Lft=0,209091

4.2.5.1.39. Risco da Zona 1 4.2.5.1.39.1. Cálculo de Ra Ra=Nd*Pa*La (4.34) Ra=0 4.2.5.1.39.2. Cálculo de Rb Rb=Nd*Pb*Lb (4.35) Rb=0,000564203 4.2.5.1.39.3. Cálculo de Rc Rc=Nd*Pc*Lc (4.36) Rc=0,00000020517 4.2.5.1.39.4. Cálculo de Rm Rm=Nm*Pm*Lm (4.37) Rm=0,00000011015 4.2.5.1.39.5. Cálculo de Ru Ndj=0 Ru=(Nl+Ndj)*Pu*Lu (4.38) Ru=0

4.2.5.1.39.6. Cálculo de Rut Rut=(Nlt+Ndj)*Put*Lu (4.39) Rut=0 4.2.5.1.39.7. Cálculo de Rv Rv=(Nl+Ndj)*Pv*Lv (4.40) Rv=0,00000003168 4.2.5.1.39.8. Cálculo de Rvt Rvt=(Nlt+Ndj)*Pvt*Lv (4.41) Rvt=0 4.2.5.1.39.9. Cálculo de Rw Rw=(Nl+Ndj)*Pw*Lw (4.42) Rw=0,000000000576576 4.2.5.1.39.10. Cálculo de Rwt Rwt=(Nlt+Ndj)*Pwt*Lw (4.43) Rwt=0 4.2.5.1.39.11. Cálculo de Rz Rz=Ni*Pz*Lz (4.44)

Rz=0,000000000576576 4.2.5.1.39.12. Cálculo de Rzt Rzt=(Nlt+Ndj)*Pzt*Lz (4.45) Rzt=0 4.2.5.1.39.13. Cálculo de R1z R1z=Ra+Rb+Ru+Rv+Rut+Rvt (4.46) R1z=0,000564234 4.2.5.1.39.14. Cálculo de R2z R2z=Rb+Rc+Rm+Rv+Rw+Rz+Rvt+Rwt+Rzt (4.47) R2z=0,000564551 4.2.5.1.39.15. Cálculo de R4z R4z=Rb+Rc+Rm+Rv+Rw+Rz+Rvt+Rwt+Rzt (4.48) R4z=0,000564234 4.2.6. Risco Total 4.2.6.1.Cálculo de R1, R2 e R4 R1=R2=R4=Ra+Rb= 0,000564203 (4.49)

Se R1, R2 e R4 = 0,001, Ok.

A estrutura está protegida, SPDA de classe II poderá ser implantado.

4.2.7. Nível de Proteção a Ser Adotado

SPDA classe II

4.2.8. Método Utilizado

4.2.8.1. Gaiola de Faraday

Afastamento máximo da malha:

10x10m

4.2.9. Cálculo da Quantidade de Descidas [N]

Área da edificação: 1349m² Altura [h]: 16m

Perímetro [p]: 187m

Cantos salientes da estrutura[ncs]: 6

Espaçamento médio devido ao nível de proteção [em]: 10m

N = p/em+ncs (4.50)

N=187/10+6

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao estudar o projeto de SPDA do bloco B da UTFPR - Sede Ecoville utilizando métodos equivalentes entre as duas versões da norma NBR 5419, utilizando os novos valores de coeficientes da versão mais recente, notou-se um grande incremento na quantidade de descidas para proteger a edificação pelo método de Faraday.

No projeto atual em utilização, é verificado a existência de 16 descidas, como é identificado na planta e no novo projeto, verifica-se a necessidade de no mínimo 25 pontos de descidas, onde cada ponto que desce também deve conter um captor, priorizando sua alocação nas quinas e nas demais descidas igualmente distribuídas entre os pontos já alocados das quinas. Para cada descida, é necessário conecta-las à própria haste de aterramento quando o condutor chega ao solo, enterrada a uma profundidade de no mínimo 50cm, além de conecta-las ao anel de equipotencialização de aterramento e uma caixa de inspeção para cada entrada da descida ao solo.

Para projetos futuros, seria interessante fazer o mesmo trabalho que foi feito para o bloco B, considerando a proximidade dos outros blocos para uma melhor eficiência dos SPDAs existentes na UTFPR Sede Ecoville.

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