Trazemos nessa edição a terceira e última parte do artigo do professor Antônio R. Panicali, da Proelco, e colaboradores* sobre correntes e tensões induzidas interna e externamente em prédios atingidos por raios. O trabalho foi originalmente apresentado no evento ENIE-2018.
Efeitos das ferragens dos tetos e contrapisos nas tensões internas
A figura 13 mostra alguns exemplos de ferragens comumente usadas como reforço de contra pisos e, como indicado, algumas dessas estruturas não apresentam continuidade elétrica com as demais ferragens estruturais. Como veremos, quando devidamente conectadas, tais estruturas podem reduzir significativamente as tensões nas instalações internas em edificações atingidas por raios.
A figura 14 mostra a configuração das ferragens estruturais de uma pequena edificação, 18m x 18m x 21m, assim como a localização de um loop condutor, conectado às ferragens estruturais em uma ponta e eletricamente aberto (na realidade, terminado por um resistor de 20kOhm) na outra.
Como descrito na seção anterior, o canal do raio foi simulado por resistores e indutores distribuídos ao longo do mesmo.
Foram consideradas duas formas de onda das correntes das descargas atingindo o prédio, correspondendo a um impulso positivo e a um subsequente negativo, ambos descritos pela equação e parâmetros mostrados na figura 15, correspondendo ao nível 1 de proteção.
As figuras 16 a 21 mostram os efeitos de diferentes configurações estruturais de contra pisos, nas tensões induzidas no loop de teste, com a edificação atingida por uma descarga positiva e por uma subsequente negativa. Algumas características são comuns a todos os casos analisados:
Outras conclusões relevantes são:
Tensões entre SPDA externo e ferragens estruturais
Nessa seção são analisados os comportamentos de edificações dotadas de SPDAs externos. Os detalhes de modelagem foram os mesmos já descritos na seções anteriores.
A figura 23 ilustra as configurações das ferragens estruturais de prédios com 10 e 20 pavimentos, respectivamente com 30m e 60m de altura total. Apenas as ferragens externas foram consideradas uma vez que a tendência das correntes injetadas pelos raios na estrutura é de circularem na periferia dos condutores.
Foram analisadas duas configurações de captores: anel simples na borda superior do prédio e captores em malha (figuras 24 e 25).
Para cada combinação de altura e tipo de captores, foram consideradas a incidência de dois tipos de descargas: primeira descarga e descarga subsequente, cujos parâmetros estão mostrados na figura 26.
Nas figuras 27 a 30 as diversas formas de onda de tensão entre captores de ferragens estruturais no topo dos prédios, para diversas configurações ferragens x captores e diferentes formas de onda.
Como indicado, praticamente em todos os casos analisados, as simulações feitas indicam o surgimento de tensões extremamente elevadas, acima 1MV de pico! O caráter oscilatório dessas tensões aumenta consideravelmente a possibilidade de surgimento de centelhamentos entre SPDAs e ferragens estruturais, verificados na prática, como ilustrado nas figuras 31 e 32.
Conclui-se desses estudos que:
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