Avaliação de riscos devidos à incidência de raios em áreas abertas – Parte 03/04

jan, 2020

Modelagem e resultados numéricos

A figura 2 mostra uma visão tridimensional do modelo gerado pelo software na análise de risco: a arquibancada em si foi modelada por 15 paralelepípedos com as partes superiores correspondendo aos níveis da estrutura; o modelo incluiu também os dois postes de iluminação na parte posterior da arquibancada cujas alturas, 30m, levaram em conta a presença das hastes captoras. O modelo inclui ainda uma estrutura correspondente ao alambrado existente, próximo ao nível do campo.

No presente estudo, foram gerados 793.800 raios correspondentes a 100.000 anos de descargas em uma região com Ng=10raios/km2.ano,  posicionados aleatoriamente segundo distribuições uniformes nas duas dimensões, tendo ao centro a arquibancada. A cada raio, foi atribuída uma corrente de pico com valores também aleatórios, em conformidade com os parâmetros estatísticos descritos no Anexo-A da NBR 5419-1 (2015), envolvendo descargas positivas e negativas. De modo a  incluir no  estudo o possível efeito de raios de grande intensidade, associados a esferas rolantes de grandes dimensões, a arquibancada com dimensões em planta de 120m x 80m foi considerada como situada no centro de uma área plana de 800m x 800m.

Figura 2: Visualização da maquete eletrônica usada na simulação de incidência de raios.

 

As figuras 3a e b mostram os histogramas das intensidades incidentes nos captores Franklin dos postes, chamando-se a atenção para a incidência de descargas de grande intensidade (>200kA). Por outro lado, como indicado na figura 3, a presença dos postes com captores não impede a incidência de raios em uma grande extensão da estrutura, mesmo nos níveis superior e adjacente aos postes, atingidos respectivamente por 2.256 e 350 descargas.  Embora  tais resultados possam, à primeira vista, parecer inconsistentes com a proximidade dos captores, cumpre lembrar que a maioria das descargas apresentam correntes de pico inferiores a 20kA, correspondendo  a esferas rolantes com raios inferiores a 70m, portanto, passíveis de atingir partes dos degraus mais elevados da estrutura, levando grande risco aos torcedores ali situados. As figuras 4a e b mostram os histogramas das descargas incidentes nos dois níveis superiores: como esperado, nota-se o efeito da presença dos postes de iluminação pela eliminação de descargas acima de 100kA; fica também evidente o efeito de blindagem do nível superior sobre o nível imediatamente abaixo, resultando em descargas em menor número e com menores intensidades mas, mesmo assim, suficientes para representar um risco efetivo para torcedores naquelas áreas.

Figura 3: Histogramas das intensidades incidentes nos captores Franklin dos postes.

 

Figura 4: Histogramas das descargas incidentes nos dois níveis superiores.

 

A Tabela abaixo mostra o número de raios incidentes em cada nível da arquibancada, em um período de 100.000 anos:

 

Com base nos dados da tabela acima e, levando-se em conta o fator de ocupação Fo, Fo=(52 semanas/ano)x(8 horas/semana)/(8760 horas em um ano)=0.095 chega-se ao total de descargas atingindo a arquibancada no período considerado de 100.000 anos: 265 acidentes/100.000 anos

Portanto, muito acima do valor (10-5/ano) considerado seguro. Note-se que, mesmo eliminando as contribuições das duas fileiras de acentos no topo da arquibancada, chegaremos a um total da ordem de 17 acidentes/100.000 anos. Portanto, ainda muito acima do limite de segurança da norma!

É importante notar que, laudos anteriores, baseados na metodologia de análise risco para estruturas consideraram o SPDA instalado nos postes existentes como adequados à proteção dos torcedores no local. Na realidade, com base na metodologia descrita acima, o risco de incidência direta sobre os torcedores, sem a presença dos postes de iluminação com captores, aumentaria o risco acidentes graves e/ou morte de torcedores, de 265 para cerca de 2.000 vezes acima do limite de segurança da norma vigente. Conclui-se, então, que, embora a presença dos postes com captores resulte em uma sensível redução do risco, ainda é insuficiente para atender às exigências da regulamentação vigente.

 


 

Jobson Modena é engenheiro eletricista, membro do Comitê Brasileiro de Eletricidade (Cobei), CB-3 da ABNT, onde participa atualmente como coordenador da comissão revisora da norma de proteção contra descargas atmosféricas (ABNT NBR 5419). É diretor da Guismo Engenharia | www.guismo.com.br

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