Monografia - Alex 2013

8/13/2019 Monografia - Alex 2013

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SO PAULO

2013

CENTRO EDUCACIONAL PAULA SOUZA

ETEC GETLIO VARGAS

ELETROTCNICA

ALEXSANDRO FRANCISCO DIAS URBANO

APOSTILA DE NOES BASICAS SOBRE S.P.D.A


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2013



Trabalho Tcnicointerdisciplinar

Apresentado ao curso deEletrotcnica

Da Escola Tcnica Getlio Vargas, como

Requisito parcial para a obteno do ttulo

De tcnico.

ORIENTADOR: PROF. DOMINGOS ALTOBELLO NETO


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2013



Trabalho Tcnico

interdisciplinar

Apresentado ao curso de

Eletrotcnica

Da Escola Tcnica Getlio Vargas, como:

Requisito parcial para a obteno do ttulo

De tcnico.

Aprovado pela Banca Examinadora em 10 de dezembro de 2013.

BANCA EXAMINADORA:

PROF. DOMINGOS ALTOBELLO NETO

Orientador




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Dedico este trabalho com todo carinho

a toda minha famlia, minha esposa meus filhos,

meu pai e minha me que so fonte de minha inspirao para a realizao destetrabalho.


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AGRADECIMENTOS

Agradeo a toda a minha famlia, minha esposa Karina Sato Urbano, uma pessoamuito especial que me apoiou em todos os momentos de dificuldades, e sempre esteao meu lado para me incentivar.

Quero agradecer ao meu pai Luis Carlos Urbano e minha me Ana Dias Urbano queme ensinaram a ser objetivo e dedicado em toda a caminhada da minha vida.

Quero agradecer aos meus filhos maravilhosos Thiago Ferreira Urbano, Magno Zaque

Luis Faria, que so a fora que me motivam para alcanar os meus objetivos.

Agradeo aos meus amigos e companheiros que me motivaram nos momentosdifceis quando as dificuldades se mostraram impertinentes.

Agradeo a todos que me apoiaram para o desenvolvimento deste trabalho.

E por fim agradeo ao orientador Dr. Sergio Ferraz e ao meu Professor Domingos queme ajudaram e souberam me conduzir durante o desenvolvimento deste trabalho.


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RESUMO

Esta apostila tem como principal fundamento abordar conhecimentos bsicos sobreum assunto na rea da eletrotcnica que tem grande importncia na proteo deSistemas Eltricos e Estruturas. Trata-se de Sistemas de Proteo de DescargasAtmosfricas, S.P.D.A.

O contedo desse material descrevera os principais e mais importantes pontos doassunto, de forma didtica e esclarecedora para servir de introduo para um estudomais avanado e tcnico. Dando uma viso mais clara e ampla para este que e umassunto no muito abordado no meio profissional. Adotando como base de estudostodo o contexto j tratado na Norma Regulamentadora, a NBR 1519 - Proteo deestruturas contra descargas atmosfricas.

De uma forma mais leiga abrangendo um assunto complexo, porm, trazendo umconhecimento mais claro sobre diversos tipos de projetos, instalaes e tcnicassobre S.P.D.A.

Palavras-chaves: Para-Raios


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ABSTRACT

This book has as its main foundation to address basic knowledge about a topic

in the field of electrical engineering that has great importance in the protection ofElectrical Systems and Structures. It Systems Lightning Protection, SPDAThe content of this material described the main and most important points of thesubject, in a didactic and enlightening to serve as an introduction to a more advancedand technical. Giving a clearer and wide for this and a subject that is not discussedmuch in the professional. Adopting the basis of studies already addressed the wholecontext in Norm,

NBR 1519Protection of structures against lightning.On a more secular covering a complex subject, however, bringing a clearer knowledgeon various types of projects, facilities and techniques on SPDA.

Keywords: lightning rod


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LISTA DE ILUSTRAES

FIGURA 01DESCARGAS ATMOSFRICAS

FIGURA 02 CHOQUE ELTRICO

FIGURA 03 SPDA

FIGURA 04 HASTE VERTICAL

FIGURA 05 CAPITOR TIPO FRANKLIN

FIGURA 06 CONE DE PROTE O

FIGURA 07ESFERA ROLANTE

FIGURA 08 GAIOLA DE FARADAY

FIGURA 09 CONDUTORES NATURA IS

FIGURA 10 CONDUTOR DE DESCIDA

FIGURA 11 CABO DE DESCIDA

FIGURA 12 TENSO DE TOQUE

FIGURA 13 DESCIDAS NATURA IS

FIGURA 14 ATERRAMENMTO EM ANEL

FIGURA 15 ATERRAMENTO RADIAL

FIGURA 16 TENS O DE PASSO


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LISTA DE TABELAS

TABELA 01

CLASSIFICA O DAS ESTRUTURAS QUANTO SCONSQUENCIAS DAS DESCARGAS (CD).

TABELA 02 - CLASSIFICA O DAS ESTRUTURAS QUANTO A LTURA E

IMPLANTAL O (AL )

TABELA 03 - NECESSIDADE DE PROTE O CONTRA DESCARGAS

ATMOSFRICAS


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SUMRIO

1. INTRODUO2. JUSTIFICATIVAS

3. OBJETIVO

3.1 . OBJETIVO GERAL

3.2 . OBJETIVO ESPECFICO

4. NORMA REGULAMENTADORA

5. FENMENOS NATURAIS

5.1 . DESCARGAS ATMOSFRICAS

5.2 . RAIOS

5.3 . CONSEQUNCIAS DAS DESCARGAS ATMOSFRICAS

5.4 . EFEITOS DAS DESCARGAS ATMOSFRICAS EM LINHAS DETRANSMIO E DISTRIBUIO

6. CHOQUE ELTRICO

7. PRINCIPAIS EFEITOS CAUSADOS PELOS RAIOS

7.1 . EFEITOS SOBRE OS SERES VIVOS

8. NECESSIDADE DEPROTEO

8.1 . NVEIS DE PROTEO

9. INTRODUO AO SPDA (PARA-RAIOS)

9. PROTEO ISOLADA

10. CAPTOR

10. 1. CAPTORES ARTIFICIAIS

10. 1.1. HASTES VERTICAIS (TIPO FRANKLIN)

MTODO FRANKLIN

10. 1.2. CONDUTORES DE COBERTURA

10. 1.3. EMALHADO DE CONDUTORES (GAIOLA DE FARADAY)


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GAIOLA DE FARADAY

10. 2. CAPTORES NATURAIS

11. CONDUTORES DE DESCIDA11. 1. DESCIDAS ARTIFICIAIS

11. 2. DESCIDAS NATURAIS

12. ATERRAMENTO

12. 1. ATERRAMENTOS NATURAIS

12. 2. ATERRAMENTOS ARTIFICIAIS

12. 2.1. CONDUTORES EM ANEL

12. 2.2. ATERRAMENTO DO TIPO RADIAL

13. LIGAES EQUIPOTENCIAIS

14. PREVENO DA TENSO DE PASSO

15. INSPEO

15. 1. OBJETIVO DAS INSPEES

15. 2. SEQUENCIAS DAS INSPEES

15. 3. PERIODICIDADE DAS INSPEES

16. DOCUMENTAES TCNICAS

17. CLASSIFICAO DOS EDIFCIOS E ESTRUTURAS

17. 1. CLASSIFICAO DAS ESTRUTURAS QUANTO S CONCEQUNCIASDAS DESCARGAS (CD)

17. 2. CLASSIFICAO DAS ESTRUTURAS QUANTO ALTURA EIMPLEMENTAO (AL)

18. NECESSIDADE DE PROTEO CONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS

19. CONCLUSO


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1 INTRODUO

A presente pesquisa visa demonstrar os conceitos e mtodos adotados paraum levantamento de uma serie de fatores e estudos, que sero utilizados para a

instalao de um sistema de proteo contra descargas atmosfricas, em uma

edificao ou estrutura.

A descarga atmosfrica, por ser to notvel e intensa, vem fomentando a

curiosidade e o interesse desde os tempos pr-histricos. Este incrvel fenmeno, por

apresentar tanto poder, era reverenciado pelas antigas civilizaes assim como um

Deus. O fato que este fenmeno , ainda hoje, motivo de muito espanto e

admirao.

Raios so fenmenos atmosfricos caracterizados pela formao de correntes

eltricas com milhes de volts de potencial e que atingem a superfcie causando

prejuzos materiais e mesmo mortes.

Normalmente, a temporada de temporais tem inicio em Setembro e vai at

Maro.

Foi muito longo o caminho para se descobrir a natureza eltrica das descargas

atmosfricas e para se chegar a regras aceitveis de proteo para propriedades,

aparelhos e principalmente pessoas.

At hoje no se tem 100% de proteo, desde que Franklin props pela

primeira vez o mtodo de proteo contra raios de um edifcio at os tempos de hoje a

proteo mxima que se consegue 98% de eficincia.

Esta pesquisa segue como base de estudo a NBR 5419, a norma

regulamentadora que descreve os padres para a implantao de um projeto de

proteo adequado e eficiente.


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2 JUSTIFICATIVAS

A importncia de um Sistema de Proteo contra Descargas Atmosfricas

(S.P.D.A), de proteger estruturas, edificaes e pessoas contra os efeitos das

descargas atmosfricas.

A queda de raios causam incndios, danos em equipamentos eletrnicos sensveis eat perdas humanas.

Coordenando o projeto de proteo com o de construo civil, obtm um custo menore um sistema mais eficaz de proteo.

Por isso, a importncia de se instalar um SPDA e fazer inspees peridicas paraavaliao de sua eficincia.


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3 OBJETIVO

3.1 . OBJETIVO GERAL

Apresentar uma introduo para sistemas de proteo contra descargas

atmosfricas por meio de um material didtico e de fcil compreenso.

3.1 . OBJETIVO ESPECFICO

O objetivo desse trabalho apresentar um contedo de fcil compreenso e

leitura sobre um assunto muito extenso, onde apesar de j existir uma norma

regulamentador descrevendo todas as condies tcnicas para a implantao dos

sistemas de proteo, ainda se apresenta como um assunto muito amplo e complexo.

Desse modo, podendo ser introduzido no conhecimento e contexto do dia a dia

do profissional da gama da Eletrotcnica, sendo uma base par uma pesquisa mais

avanada e mais detalhada.Afim de que possa se tornar ate mesmo uma referencia como estudo e

pesquisa para os profissionais que estiverem iniciando suas carreiras.


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4 NORMA REGULAMENTADORA

Existe na ABNT, uma NBR que rege todas as regras sobre SPDA.

A NBR 5419, Proteo de estruturas contra descargas atmosfricas, nela

contm todos os aspectos gerais para se fazer um projeto adequado e eficiente para a

proteo de estruturas e edificaes contra descargas atmosfricas.

Existem outras normas que so levadas em considerao para a citao da

NBR 5419, elas so:

- NBR 5410Instalaes eltricas de baixa tensoProcedimento

- NBR 6323Produto de ao ou ferro fundido revestido de zinco por imerso a

quenteEspecificao

- NBR 9518Equipamentos eltricos para atmosferas explosivasRequisitos

geraisEspecificaes

- NBR 13571 Hastes de aterramentos em ao cobreado e acessrios

Especificaes

Esta no se aplica a:

a) Sistemas ferrovirios

b) Sistemas de gerao, transmisso e distribuio de energia eltrica

externos s estruturas;

c) Sistemas de telecomunicaes externos s estruturas;

d) Veculos, aeronaves, navios e plataformas martimas.


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5 FENMENOS NATURAIS

5.1 . DESCARGAS ATMOSFRICAS

As descargas atmosfricas so fenmenos eltricos, que embora complexos

podem ser, de forma sucinta, descritos como originrios da neutralizao de cargas

eltricas, segundo o professor do Departamento de Engenharia Eltrica da Escola de

Engenharia de So Carlos e Pr-reitor de Cultura e Extenso Universitria da

Universidade de So Paulo (USP), Ruy Alberto Corra Altafim. As nuvens so

grandes mquinas eletrostticas, que provocam a separao das cargas

eltricas positivas e negativas existentes na atmosfera.Essas cargas, assim

separadas, ao atingirem determinados valores tendem a se neutralizar

repentinamente com a formao de correntes eltricas de milhares de ampres

e com curtos intervalos de tempo, da ordem de microsegundos. Essas

correntes podem ocorrer tanto no interior das nuvens, como entre nuvens e

entre a nuvem e a terra, explica ele.

FIG. 01 DESCARGAS ATMOSFRICAS


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5.2 . RAIOS

Devido ao longo perodo de estiagem, as chuvas que comeam a cair so

normalmente acompanhadas de tempestades, ou seja, as convectivas e as frontais.

No primeiro, elas so originadas a partir do aquecimento do solo pelos raios solares

que faz o ar quente subir, carregando com este as partculas de vapor. As

tempestades frontais resultam do encontro de uma massa de ar frio com uma massa

de ar quente. O raio um fenmeno de natureza eltrica sendo produzido pela nuvem

do tipo cumulunimbusque tem um formato parecido com uma bigorna e chega a ter

12 km de altura e vrios quilmetros de dimetro. As tempestades com trovoadas se

verificam quando certas condies particulares (temperatura, presso, umidade do ar,velocidade dos ventos, etc), fazem com que um determinado tipo de nuvem de torne

eletricamente carregada internamente. O mecanismo de auto produo de cargas

eltricas vai aumentando de tal modo que d origem a uma onda eltrica (raio) que

partir da base da nuvem em direo ao solo, buscando locais de menor potencial,

definindo assim uma trajetria ramificada e aleatria. Esta primeira onda caracteriza o

choque lder que define sua posio de queda entre 20 a 100m do solo. A partir deste

estgio, o primeiro choque do raio deixou um canal ionizado entre a nuvem e o soloque dessa forma permitir a passagem de uma avalanche de cargas com corrente de

pico em torno de 20.000 Amperes. Aps esse segundo choque violento das cargas

eltricas passando pelo ar, provoca o aquecimento deste meio, at 30.000C,

provocando assim a expanso do ar (TROVO). Neste processo os eltrons retirados

das molculas de ar, retornam, fazendo com que a energia seja devolvida sob a forma

de (RELMPAGO). As descargas atmosfricas podem ser ascendentes (da terra para

a nuvem) ou descendentes (da nuvem para a terra) ou ainda entre nuvens. A fim de seevitar falsas expectativas sobre os sistemas de proteo e desmistificar muitas

crenas populares, veja os seguintes esclarecimentos:

1)O raio um fenmeno da natureza absolutamente imprevisvel tanto em

relao s suas caractersticas eltricas como em relao aos efeitos destruidores

decorrentes de sua incidncia sobre as edificaes, as pessoas e os animais.

2) Nada em termos prticos pode ser feito para impedir a quedade uma

descarga em uma determinada regio. Assim sendo, as solues aplicadas buscam


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to somente minimizar os efeitos destruidores a partir de instalaes adequadas de

captao de conduo segura da descarga para a terra.

3)Cuidados pessoais no caso de enfrentar um tempestade:

-Nunca procure abrigo sob rvores

- No entre em rios ou lagos

-Procure abrigo em instalaes seguras, jamais ficando ao relento.

-Caso no encontre abrigo, durante uma tempestade, procure no se movimentar, e

se possvel ficar agachado, evitando assim o efeito das pontas.

5.3 . CONSEQUNCIAS DAS DESCARGAS ATMOSFRICAS

A ao e efeito do raio causam diversos prejuzos, dentre eles esto:

- Incndios em florestas, campos e prdios; destruio de estruturas e rvores;

- Colapso na rede de energia eltrica;

- Acidentes na aviao;

- Acidentes nas embarcaes martimas;

- Acidentes em torres de poos de petrleo;- Acidentes nas plataformas martimas de petrleo;

- Mortes de seres humanos e animais; etc.

5.4 . EFEITOS DAS DESCARGAS ATMOSFRICAS EM LINHA DE

TRANSMIO E DISTRIBUIO

O efeito das descargas pode ser direto ou indireto.- Linhas de Transmisso so dotadas de Cabo Guarda ou Cabo Para- Raios.

- LTPossibilidade de desligamento da linha devido ao Back Flash Over (Descarga

Disruptiva na cadeia de isoladores).

- RDEImportncia significativa na composio de ndices de Qualidade de Energia

Fornecida.

- Amplitudes das solicitaes causadas por descargas indiretas so menos severas.


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6. CHOQUE ELTRICO

FIG. 02 CHOQUE ELTRICO

O choque eltrico causado pela corrente eltrica que atravessa o corpo do ser

humano ou de qualquer outro tipo de animal. O seu acontecimento pode causar at

morte, dependendo da intensidade da corrente eltrica, por isso deve-se ter muito

cuidado com tomadas, fios desencapados e at mesmo a rede eltrica de distribuio

de energia, pois so muito perigosos e com alto poder para eletrocutar uma pessoa.

O que determina as consequncias do choque a intensidade da corrente eltrica, ou

seja, o valor da corrente. Lembrando que a corrente eltrica medida no Sistema

Internacional de Unidades em ampre. Alguns estudos sobre esse fenmeno

revelaram as consequncias de alguns valores aproximados, veja:

Corrente de 1mA a 10 mA podem provocar apenas uma sensao de

formigamento;

Correntes entre 10 mA e 20 mA podem causar uma sensao dolorosa;

Correntes maiores que 20 mA e menores que 10 mA causam

dificuldades na respirao, pode causar morte por asfixia se no

socorrido a tempo;

Correntes superiores a 100 mA so muito perigosas com alto poder de

matar, pois atacam direto o corao, fazendo com que ele funcione a

rpidas contraes e de formas irregulares, a chamada fibrilao

cardaca;


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Correntes que so superiores a 200 mA j no causam mais a fibrilao

cardaca, mas provocam graves queimaduras e parada cardaca.

A voltagem no um fator determinante para o fenmeno do choque eltrico. Em

algumas situaes, apesar da voltagem ser relativamente grande as cargas eltricas

envolvidas so muito pequenas, e em consequncia disso o choque eltrico produzido

no apresentam nenhum risco. Isso ocorre, por exemplo, no gerador de Van de

Graaff, utilizado em laboratrios de ensino. No entanto, voltagens que so

relativamente pequenas podem causar srios danos, dependendo da resistncia do

corpo. O corpo humano tem resistncia aproximada de 100000 com a pele seca, j

com a pele molhada cerca de 1000 . Ou seja, conclui-se que com corrente eltrica

no se brinca, pois suas consequncias podem ser fatais.


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7. PRINCIPAIS EFEITOS CAUSADOS PELOS RAIOS

Os raios podem causar a morte de pessoas e animais por vrios efeitos durante

a descarga entre nuvem e terra. Quando o lder ascendente, saindo de um solo plano,

se encontra com o lder descendente, forma-se a descarga de retorno, que de

grande intensidade, produzindo:

Elevao da temperatura no centro do raio e como consequncia, uma

violenta expanso do ar, com o rudo de um estrondo, que o trovo.

Fortes campos eletromagnticos, em torno do ponto central do raio que

se propagam a centenas de metros.

Linhas radiais de corrente no solo, com origem no ponto de impacto do

raio.

Ao longo das linhas de corrente, existiro quedas de tenso, variveis

com a resistncia do solo, formando em direo radial concntrico linhas

de corrente e em direo de curvas concntricas linhas equipotenciais.

Incndio de arvores se o raio for de baixa intensidade e longa durao

ou romper-se se for de alta intensidade e baixa durao.

7.1 . EFEITOS SOBRE OS SERES VIVOS

So os efeitos que o raio provoca sobre os seres vivos, quando atinge direta ou

indiretamente um ser vivo, podem ocorrer pela exposio ao campo eletromagntico e

suas correntes de circulao no corpo dos seres vivos.

PARADA CARDACAProvocada pela passagem de corrente no troco do ser vivo, que causa

fibrilao ventricular com parada cardaca.

TENSO DE PASSO a tenso entre os ps do ser vivo, ou seja, um passo do mesmo (com os ps

separados), com isto ele ficara com os ps em linhas equipotenciais diferentes

provocando passagem de corrente pelo seu tronco, num ser vivo bispede isto

raramente provoca a morte, pois a parcela de corrente pequena (linhas

equipotenciais prximas), j nos quadrpedes geralmente fatal (linhas


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equipotenciais distantes) maior diferena de potencial, logo maior corrente passando

pelo tronco do ser vivo.

TENSO DE TOQUE a tenso provocada pelo toque do ser vivo no condutor durante uma

descarga eletromagntica e geralmente provocada pela alta impedncia do

condutor, provocando passagem de corrente pelo ser vivo que possui uma

impedncia menor que o condutor.

TENSO LATERAL provocado pela descarga do condutor ao ser vivo prximo pelo rompimento

da resistncia do ar provocada pela alta tenso na hora da descarga atmosfrica,

geralmente quando as pessoas esto em baixo do ponto de descarga (Arvores ousofrem efeitos dos campos magnticos no lao entre eles e a rvore).

DESCARGA DIRETA o caso onde uma pessoa andando em campo aberto recebe diretamente o

raio, neste caso ocorre queimaduras e passagem de corrente pelo corao e crebro

geralmente levando o ser vivo a morte. Os sobreviventes geralmente so seres que

receberam a descarga de um brao menor do raio ou ramo do mesmo, com baixa

intensidade.


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8. NECESSIDADE DE PROTEO

A deciso de proteger uma determinada estrutura pode ser de ordem legal

(cdigos de obras municipais Brasil), uma preocupao do proprietrio para evitar

prejuzos materiais e pessoais, ou exigncia das seguradoras j que raios provocam

danos e incndio.

O Mtodo pode vir especificado pelo cdigo de obras ou ser um dos existentes

na norma NBR5419.

8.1 . NVEIS DE PROTEO

A NBR5419 relaciona 4 nveis de proteo relacionados com as estruturas

como relacionado abaixo:

Nvel IDestinado s estruturas nas quais uma falha do sistema de proteo

pode causar danos s estruturas vizinhas ou ao meio ambiente. Ex.: depsitos de

explosivos, materiais sujeitos exploso, material txico ao meio ambiente...etc.

Nvel II Destinados s estruturas cujos danos em caso de falha sero

elevados ou haver destruio de bens insubstituveis e/ou de valor histrico, mas emqualquer caso se restringiro estrutura e seu contedo, EX.: Museus, escolas,

ginsios esportivos, Estdio de futebol...etc.

Nvel III Destinada s estruturas de uso comum, como residncias,

escritrios, fbricas sem risco de exploso ou de risco, ...etc.

Nvel IV Destinadas s estruturas construdas de material no inflamvel,

com pouco acesso de pessoas, e com contedo no inflamvel. EX.: depsitos em

concreto, e com contedo no inflamvel, estoque de produtos agrcolas ...etc.


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9. INTRODUO AO SPDA (PARA-RAIOS)

um sistema completo destinado a proteger uma estrutura contra os efeitos

das descargas atmosfricas. composto de um sistema externo e em alguns casos

de um sistema interno de proteo.

9.1 . PROTEO ISOLADA

aquela em que os componentes do sistema de proteo esto colocados

acima e ao lado da estrutura, mantendo uma distncia em relao a esta,

suficientemente alta, para prevenir descargas captor-teto ou descargas-faces laterais

fachada.

NOTA:O Para-raios dever ficar colocado pelo menos a 2 metros do ponto

mais alto (segundo NP4426).

Para que um para-raios seja tanto quanto possveleconmico e eficaz, o

correspondente projeto deve ser elaborado em coordenao com o projeto de

construo civil da estrutura a proteger.

Elementos Bsicos:

Captor;

Condutor de Descida;

Aterramento;

FIG. 03 - SPDA


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10.CAPTOR

O Captor a parte do para-raios que se destina a interceptar as descargas

atmosfricas incidentes no volume a proteger. Localiza-se principalmente no topo das

estruturas ou edifcios a serem protegidos. O captor pode ser do tipo artificial ou

natural.

TIPOS DE CAPTORES

* Captores artificiais

- Hastes Verticais (Tipo Franklin)

- Condutores de cobertura

- Emalhado de condutores (Gaiola de Faraday)* Captores naturais

- So todos os elementos condutores expostos, isto , que do ponto de vista

fsico possam ser atingidos pelos raios, e devem ser considerados como parte do

SPDA.

10.1. CAPTORES ARTIFICIAIS

10. 1.1. HASTES VERTICAIS (TIPO FRANKLIN)

Este mtodo se baseia no uso de captores pontiagudos colocados em mastros

verticais para se aproveitar os efeitos das pontas, quanto maior a altura, maior o

volume protegido, volume este que tem a forma de um cone formado pelo triangulo

retngulo girado em torno do mastro. So constitudas por um ou mais elementos

condutores da mesma natureza (cobre ou ferro galvanizado ou ao inoxidvel).

MTODO FRANKLIN

Este mtodo baseado na proposta inicial feita por Benjamim Franklin e tem

por base uma haste elevada. Esta haste na forma de ponta, produz, sob a nuvem

carregada, uma alta concentrao de cargas eltricas, juntamente com um campo

eltrico intenso. Isto produz a ionizao do ar, diminuindo a altura efetiva da nuvem

carregada, o que propicia o raio atravs do rompimento da rigidez dieltrica do ar.


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FIG. 04 HASTE VERTICAL

FIG. 05 CAPTOR TIPO FRANKL IN

FIG. 06CONE DE PROTEO


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10. 1.2. CONDUTORES DE COBERTURA

Destinam-se a conduzir a corrente de descarga desde os captores at s

descidas. Pela sua posio elevada, estes condutores podem servir, eles prprios, de

captores, integrando nesse caso sistemas de condutores emalhados do tipo gaiola de

Faraday. Nesse mtodo, a rea protegida de uma edificao definida atravs de

uma esfera imaginria que rolada sobre o sistema de proteo projetado (hastes

verticais e condutores horizontais) e pelo entorno da edificao, de forma que nenhum

ponto da estrutura seja tocado por esta esfera.

FIG. 07 ESFERA ROLANTE

10.1.3. EMALHADO DE CONDUTORES (METODO DE FRANKLIN)

Mtodo mais utilizado atualmente, baseado na teoria de Faraday, segundo a

qual o campo no interior de uma gaiola blindada nulo, mesmo quando passa por

seus condutores uma corrente de valor elevado. Para que esse campo seja,


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efetivamente, nulo preciso que a corrente se distribua uniformemente por toda a

superfcie.

O Mtodo de Faraday consiste em instalar um sistema de captores formado por

condutores horizontais a serem instalados na cobertura da edificao, interligados em

forma de malha, cujo mdulo (largura e comprimento) tambm deve estar de acordo

com a Tabela 1 da NBR-5419. bom lembrar que no se deve colocar condutores

eltricos paralelos aos condutores da malha na parte interior da estrutura e prximo

aos mesmos.

GAIOLA DE FARADAY

Uma Gaiola de Faraday uma blindagem eltrica, ou seja, uma superfciecondutora que envolve uma dada regio do espao e que pode, em certas situaes,

impedir a entrada de perturbaes produzidas por campos eltricos e ou

eletromagnticos externos. Qualquer que seja o mtodo escolhido para a proteo

deve-se:

* Instalar um condutor na periferia do teto (em anel).

* Instalar condutores nas periferias (em anel) de todas salincias das estruturas

(casa de mquinas dos elevadores, chamins etc).* Instalar o sistema captor, que completando a malha sobre o teto interligado

com os anis das salincias, quer colocando hastes verticais de maneira que todo o

teto esteja dentro do volume de proteo (Franklin ou modelo eletrogeomtrico).

FIG. 08 GAIOLA DE FARADAY


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10.2. CAPTORES NATURAIS

Podem ser usados como captores naturais os elementos metlicos existentes

na parte superior da estrutura a proteger, e dimension ados de m aneira adequada

para suportar o impacto direto de uma descarga, tais como coberturas de

chamins, claraboias, depsitos, tomadas de ar dos sistemas de climatizao, etc.

Os captores naturais so integrados nos para-raios atravs dos condutores de

coberturas.

Condies que devem satisfazer os captores naturais so as seguintes:

FIG. 09 CONDUTORES NATURAIS

A espessura do elemento metlico no deve ser inferior a 0,5 mm ou conforme

na tabela indicada na NBR 5419, quando for necessrio prevenir contra perfuraes

ou pontos quentes no volume a proteger;

captor artificial(Gaiola de Faraday)

(condutores de

condutor de descida

captor artificial(haste vertical tipo Franklin)


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A espessura do elemento metlico pode ser inferior a 2,5 mm, quando no for

importante prevenir contra perfuraes ou ignio de materiais combustveis no

volume a proteger;

O elemento metlico no deve ser revestido de material isolante (no se

considera isolante uma camada de pintura de proteo, ou 0,5 mm de asfalto, ou 1

mm de PVC);

A continuidade eltrica entre as diversas partes deve ser executada de modo

que assegure a durabilidade;

Os elementos no metlicos acima ou sobre o elemento metlico podem ser

excludos do volume a proteger (em telhas de fibrocarboneto, o impacto do raio ocorre

habitualmente sobre os elementos metlicos de fixao).


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11.CONDUTORES DE DESCIDA

Parte do para-raios destinada a conduzir a corrente de descarga desde os

captores at aos eltrodos de terra.

Em construes de alvenaria, ou de qualquer tipo sem armadura metlica

interligada, dever ser implantado um SPDA com descidas externas, ou descidas

naturais que podem ser embutidas.

Estruturas metlicas de torres, postes e mastros, assim como as armaduras de

ao interligadas de postes de concreto, constituem descidas naturais at a base das

mesmas, dispensando a necessidade de condutores de descida paralelos ao longo da

sua extenso.

11.1. DESCIDAS ARTIFICIAIS

As descidas artificiais devem ser em condutores nus de cobre (seco 16 mm2,

de ferro galvanizado ou de ao inoxidvel (seco 50 mm2)). O nmero mnimo de

descidas artificiais de dois. O traado a seguir pelas descidas deve ser quanto

possvel retilneo e vertical, de forma a minimizar o percurso entre os elementoscaptores e a terra. As descidas devem ser em regra, instaladas vista, fixadas

superfcie exterior da estrutura a proteger por meio de elementos de suporte

apropriados, estabelecidos razo de dois por metro, no mnimo. Cada descida

artificial deve ser dotada de um ligador destinado a efetuar as verificaes e medies

necessrias.


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FIG. 10 CONDUTOR DE DESCIDA

FIG. 11 CABO DE DESCIDA

Os condutores de descida no naturais devem ser instalados a uma distncia

mnima de 0,5 m de portas, janelas e outras aberturas e fixados a cada metro de

percurso.

11.2. DESCIDAS NATURAIS

Pilares metlicos de galpes ou de prdios com estrutura metlica podem ser

usados como elementos naturais de descida, desde que a sua continuidade seja

garantida, nem que seja visualmente. Nesse caso recomendado adicionalmente que

todos os pilares (pelo menos os externos) sejam aterrados, como forma de reduzir os

riscos de tenso de toquepara quem est fora da edificao. Apesar disso no ser

garantia de ausncias de outros riscos inerentes a descarga atmosfrica. No caso de

descidas naturais que no seja possvel visualizar sua continuidade, por exemplo

pilares metlicos revestidos por outros materiais, seria altamente recomendado testes

de continuidade.


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Os elementos da fachada (perfis e suportes metlicos) podero ser utilizados

como condutores de descidas naturais, desde que suas sees sejam no mnimo

iguais s especificadas para os condutores de descida conforme tabela 3 e com a sua

continuidade eltrica no sentido vertical no mnimo equivalente. Em alternativa

admite-se um afastamento no superior a 1 mm entre as superfcies sobrepostas de

condutores consecutivos, desde que com rea no inferior a 100 cm2.

As instalaes metlicas da estrutura podem ser consideradas condutores de

descida naturais (inclusive quando revestidas por material isolante), desde que suas

sees sejam no mnimo iguais s especificadas para condutores de descida na

NBR-5419e com continuidade eltrica no sentido vertical no mnimo equivalente.

Outra situao e o caso de sistemas isolados, onde a prpria estrutura desuporte do captor poder ser usada como descida natural. Lembrando que um SPDA

isolado no e um SPDA com suportes isoladores, ate porque esse suporte no e

isolador eltrico. Um SPDA isolado e um sistema de proteo que apresenta uma

distancia mnima de 2 metros da edificao que esta sendo protegida, por exemplo um

poste metlico afastado 2 metros de uma casa ou um paiol de explosivos.

Para um sistema isolado em que a estrutura de suporte do captor no seja metlica

(por exemplo, um poste de madeira), ser necessrio fazer uma descida. Esta e anica possibilidade que a norma permite uma nica descida, ou seja no sistema

isolado. Dependendo da regio do pais as descidas podem ser chamadas prumadas

ou baixadas. Em edificaes tombadas pelo Patrimnio Histrico, a tcnica e usar as

barras chatas de alumnio pintadas na cor da fachada em locais escondidos,

passando-os pelos adornos das fachadas. Caso existam condutores metlicos de

gua pluvial, estes podem ser usados como condutores naturais, desde que sejam

contnuos ou passem um condutor dentro deles, de cobre.


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FIG. 12 TENS O DE TOQUE

FIG. 13 DESCIDAS NA TURAIS


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12.ATERRAMENTO

Do ponto de vista da proteo contra o raio, um subsistema de aterramento

nico integrado estrutura prefervel e adequado para todas as finalidades (ou seja,

proteo contra o raio, sistemas de potncia de baixa tenso e sistemas de sinal).

Para assegurar a disperso da corrente de descarga atmosfrica na terra sem

causar sobretenses perigosas, o arranjo e as dimenses do subsistema de

aterramento so mais importantes que o prprio valor da resistncia de aterramento.

Entretanto, recomenda-se, para o caso de eletrodos no naturais, uma resistncia de

aproximadamente 10 ,como forma de reduzir os gradientes de potencial no solo e a

probabilidade de centelhamento perigoso. No caso de solo rochoso ou de alta

resistividade, poder no ser possvel atingir valores prximos dos sugeridos. Nestes

casos a soluo adotada dever ser tecnicamente justificada no projeto.

Sistemas de aterramento distintos devem ser interligados atravs de uma

ligao equipotencial de baixa impedncia.

Os seguintes tipos de eletrodo de aterramento podem ser utilizados:

Aterramentos naturais;

Aterramentos artificiais;

12.1. ATERRAMENTOS NATURAIS

As armaduras de ao embutidas nas fundaes das estruturas, cujas

caractersticas satisfaam s prescries da NBR 5419 devem ser preferencialmente

utilizadas como eletrodo de aterramento natural nas seguintes condies:

a) as armaduras de ao das estacas, dos blocos de fundao e das vigas

baldrame devem ser firmemente amarradas com arame recozido em cerca de 50% de

seus cruzamentos ou soldadas. As barras horizontais devem ser sobrepostas por no

mnimo 20 vezes o seu dimetro, e firmemente amarradas com arame recozido ou

soldadas;

b) em fundao de alvenaria pode servir como eletrodo de aterramento, pela

fundao, uma barra de ao de construo, com dimetro mnimo de 8mm, ou uma

fita de ao de 25 mm x 4 mm, disposta com a largura na posio vertical, formando um


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anel em todo o permetro da estrutura. A camada de concreto que envolve estes

eletrodos deve ter uma espessura mnima de 5 cm;

c) as armaduras de ao das fundaes devem ser interligadas com as

armaduras de ao dos pilares da estrutura, utilizados como condutores de descida

naturais, de modo a assegurar continuidade eltrica equivalente prescrita na NBR

5419;

d) o eletrodo de aterramento natural assim constitudo deve ser conectado

ligao equipotencial principal prescrita na norma, atravs de uma barra de ao com

dimetro mnimo de 8 mm ou uma fita de ao de 25 mm x 4 mm. Em alternativa, a

ligao equipotencial principal deve simplesmente ser aterrada a uma armao de

concreto armado prxima, quando estas so constituintes do SPDA;e) no caso de se utilizarem as armaduras como constituintes do SPDA, sempre

que possvel, deve ser prevista a avaliao do aterramento da edificao, por injeo

de corrente atravs da terra, entre a barra TAP, desligada da alimentao exterior, e

um eletrodo externo ao edifcio;

f) alm da verificao do aterramento, se a execuo da construo no tiver

sido acompanhada pelo responsvel pelo aterramento, dever fazer-se a verificao

da continuidade eltrica das armaduras, por injeo de corrente entre pontosafastados tanto na vertical como na horizontal. Os valores de impedncia medidos

costumam situar-se entre alguns centsimos e poucos dcimos de ohm, respeitando o

valor mximo indicado na NBR 5419.


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12.2. ATERRAMENTOS ARTIFICIAIS

12.2.1. CONDUTORES EM ANEL

O eltrodo de terra preferencial utilizar num para-raios o eltrodo em anel,

constitudo por um condutor instalado na base das fundaes do edifcio ou embebido

no macio de beto das fundaes. Nestes casos, o eltrodo em anel deve,

preferencialmente, ser constitudo por ferro galvanizado por imerso a quente.

Alternativamente pode ser utilizado um condutor em anel, enterrado a uma

profundidade de aproximadamente 0,80 m e envolvendo a estrutura a proteger.

Se para as instalaes eltricas do edifcio for utilizado um eltrodo em anel este deveser tambm utilizado como eltrodo do para-raios.

FIG. 14 ATERRAMENTO EM ANEL


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12.2.2. ATERRAMENTO DO TIPO RADIAL

Para estruturas de dimenses tais que o raio dos eletrodos em anel resulte

inferior a 8 m, podem utilizar-se eletrodos do tipo radial (em forma de pata de ave),

constitudos por trs condutores (no mnimo de 6 a 8 m cada) derivados de um ponto

comum e enterrados horizontalmente no solo a uma profundidade mnima de 0,8 m.

Se no se optar pelo eltrodo em anel, a cada descida deve corresponder um eltrodo

de terra. Constituem eltrodos de terra naturais s estruturas metlicas enterradas

que faam parte ou penetrem no edifcio ou estrutura a proteger. So ainda

normalmente utilizadas para aquele fim as fundaes em beto armado, desde que a

sua continuidade eltrica seja assegurada. Devido ao fato de se tornar difcil verificaras caractersticas dos eletrodos de terra naturais e, sobretudo, pela dificuldade de

garantir a manuteno daquelas caractersticas ao longo do tempo utilizao dos

eltrodos naturais no dispensa a instalao de eltrodos artificiais. Nos eletrodos

radiais, o ngulo entre dois condutores adjacentes no deve ser inferior a 60.

FIG. 15 ATERRAMENTO RADIAL

A profundidade e o tipo dos eletrodos de aterramento devem ser escolhidos de

forma a minimizar os efeitos da corroso e do ressecamento do solo, e assim

estabilizar a resistncia de aterramento. Em solos de rocha viva, se no for possvel

fazer aterramento pelas fundaes; os condutores devem ser cobertos por uma

camada de concreto para proteo mecnica.


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13.LIGAES EQUIPOTENCIAIS

Todas as canalizaes ou estruturas condutoras enterradas (gua, esgotos, ar

comprimido, combustveis, eletricidade, telecomunicaes, etc.) cujo traado se situe

a menos de 3 m de qualquer ponto do conjunto de eltrodos de terra do para-raios

devem ser interligadas com aquele conjunto de eltrodos de terra por meio de

condutores de cobre (seco 16 mm2), de ferro galvanizado ou de ao inoxidvel

(seco 50 mm2).Ou seja, so condutores que visam igualar o potencial entre os

diferentes condutores de modo a impedir descargas laterais. Descargas laterais,

tambm conhecidas como correntes de sobre tenses, so causadas por diferenas

de potencial entre a corrente percorrendo o condutor e objetos prximos.


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FIG. 16 TENS O DE PASSO


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15.INSPEO

15.1. OBJETIVO DAS INSPEES

Este item no se aplica aos subsistemas do SPDA instalados, que tenham seus

acessos impossibilitados por estarem embutidos no concreto armado (ferragens

estruturais) ou reboco. As inspees visam a assegurar que:

a) o SPDA est conforme o projeto;

b) todos os componentes do SPDA esto em bom estado, as conexes e

fixaes esto firmes e livres de corroso;

c) o valor da resistncia de aterramento seja compatvel com o arranjo e com asdimenses do subsistema de aterramento, e com a resistividade do solo.

Excetuam-se desta exigncia os sistemas que usam as fundaes como eletrodo de

aterramento;

d) todas as construes acrescentadas estrutura posteriormente instalao

original esto integradas no volume a proteger, mediante ligao ao SPDA ou

ampliao deste;

e) a resistncia pode tambm ser calculada a partir da estratificao do solo ecom uso de um programa adequado.

Neste caso fica dispensada a medio da resistncia de aterramento.

15.2. SEQUENCIAS DAS INSPEES

As inspees devem ser efetuadas na seguinte ordem cronolgica:

a) durante a construo da estrutura, para verificar a correta instalao doseletrodos de aterramento e das condies para utilizao das armaduras como

integrantes da gaiola de Faraday;

b) aps o trmino da instalao do SPDA;

c) periodicamente, para todas as inspees, e respectiva manuteno, em

intervalos no superiores aos estabelecidos;

d) aps qualquer modificao ou reparo no SPDA, para inspees completas;

e) quando for constatado que o SPDA foi atingido por uma descarga

atmosfrica, para inspees.


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15.3. PERIODICIDADE DAS INSPEES

Uma inspeo visual do SPDA deve ser efetuada anualmente.

Inspees completas devem ser efetuadas periodicamente, em intervalos de:

a) 5 anos, para estruturas destinadas a fins residenciais, comerciais,

administrativos, agrcolas ou industriais, excetuando-se reas classificadas com risco

de incndio ou exploso;

b) 3 anos, para estruturas destinadas a grandes concentraes pblicas (por

exemplo: hospitais, escolas, teatros, cinemas, estdios de esporte, centros comerciais

e pavilhes), indstrias contendo reas com risco de exploso, conforme a NBR 9518,

e depsitos de material inflamvel;c) 1 ano, para estruturas contendo munio ou explosivos, ou em locais

expostos corroso atmosfrica severa (regies litorneas, ambientes industriais

com atmosfera agressiva etc.).


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16.DOCUMENTAO TCNICA

A seguinte documentao tcnica deve ser mantida no local, ou em poder dos

responsveis pela manuteno do SPDA:

a) relatrio de verificao de necessidade do SPDA e de seleo do respectivo

nvel de proteo, elaborado conforme anexo B. A no necessidade de instalao do

SPDA dever ser documentada atravs dos clculos constantes no anexo B;

b) desenhos em escala mostrando as dimenses, os materiais e as posies de

todos os componentes do SPDA, inclusive eletrodos de aterramento;

c) os dados sobre a natureza e a resistividade do solo; constando

obrigatoriamente detalhes relativos s estratificaes do solo, ou seja, o nmero decamadas, a espessura e o valor da resistividade de cada uma.

d) um registro de valores medidos de resistncia de aterramento a ser

atualizado nas inspees peridicas ou quaisquer modificaes ou reparos SPDA. A

medio de resistncia de aterramento pode ser realizada pelo mtodo de queda de

potencial usando o medidor da resistncia de aterramento, voltmetro/ampermetro ou

outro equivalente. No admissvel a utilizao de multmetro.


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17.CLASSIFICAO DOS EDIFICIOS E ESTRUTURAS

Com o fim de aconselhar quais os edifcios e estruturas a equipar com um pra-raios

estes se classificam quanto s consequncias das descargas (CD)e quanto altura e implantao (AI).

17.1. CLASSIFICAO DAS ESTRUTURAS QUANTO S CONSQUENCIASDAS DESCARGAS (CD).


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17.2. CLASSIFICAO DAS ESTRUTURAS QUANTO ALTURA EIMPLANTALO (AL)


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18.NECESSIDADE DE PROTEO CONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS


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19.CONCLUSO

Os Sistemas de Proteo contra Descargas Atmosfricas, so um conjunto de

elementos, de mtodos, de estudos e tcnicas que trabalhados seguindo a norma da

ABNT, desenvolve uma boa proteo para edifcios e estruturas.

Contudo, SPDA um assunto muito complexo e tcnico, e mesmo em sua sntese,

alguns pontos se mostram muitos difceis de no serem tratados de uma forma

conceitual.

Porm, o contedo deste trabalho foi suficientemente esclarecedor, atingindo sua

proposta inicial, dando uma viso clara e bem objetiva para diversos temas, como,

para-raios, descargas atmosfricas, sistemas de aterramentos, nveis de proteo.Enfim, todo o contexto tratado nesse trabalho, servira como porta de entrada para

novas pesquisas e estudos, dando uma viso mais ampla para diversas tcnicas do

extenso ramo da Eletrotcnica.

Com base em toda a pesquisa realizada para montar este trabalho, um amplo e

valoroso conhecimento sobre todo o assunto tratado pde ser adquirido. Muito dos

assuntos aqui apresentados foram pesquisados de artigos e livros j existentes,

porem cada texto lido, cada site visitado forma cuidadosamente avaliados, e toda essaexperincia serviu principalmente como um estudo pessoal.

Ao final de todo trabalho, tendo ele j todo elaborado, um ganho efetivo de

conhecimento, no somente sobre para-raios, mas tambm sobre todo o conceito

sobre os Fenmenos Naturais que ocorrem, e dos quais o SPDA teve de ser

implantado!


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REFERNCIAS BIBILIOGRFICAS

SPDA - SISTEMAS DE PROTEO CONTRA DESCARGAS

ATMOSFRICAS - TEORIA, PRTICA E LEGISLAO

2012 - ANDR NUNES DE SOUZA, JOS EDUARDO RODRIGUES,

REINALDO BORELLI E BENJAMIM FERREIRA DE BARROS

Editora rica

PROTEO CONTRA DESCARGAS ATMOSFERICAS

5 EDIO - AUTOR - DUILIO M. LEITE

ATERRAMENTOS ELETRICOS

2 EDIO - SILVERIO VISACRO FILHO NBR 5419 COMENTADA PROTEO DE ESTRUTURAS

CONTRA DESCARGAS ATMOSFRICAS

SITES E BLOGS DA WEB

www.agsolve.com.br/noticias/

entenda.mais-sobre-descargas-atmosfericas-e-evite-prejuizos

www.arg.feis .unesp.br/raios.htm

Informativo AREIA Ano 1 - n4, novembro de 2000 www.mundoeducacao.com/fisica/

choque-eletrico-um-verdadeiro-perigo.htm

www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialspda/pagina_2.asp

www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialspda/pagina_4.asp

http://spdabrasil.blogspot.com.br/p/spda-o-que-e.html

http://www.qenergia.pt/content/index.php?action=detailfo&rec=231

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA374AL/projeto-spda http://www.teleco.com.br/pdfs/tutorialspda.pdf

http://www.google.com/imagens
http://www.agsolve.com.br/noticias/http://www.agsolve.com.br/noticias/http://www.mundoeducacao.com/fisica/http://www.mundoeducacao.com/fisica/http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialspda/pagina_2.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialspda/pagina_2.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialspda/pagina_4.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialspda/pagina_4.asphttp://spdabrasil.blogspot.com.br/p/spda-o-que-e.htmlhttp://spdabrasil.blogspot.com.br/p/spda-o-que-e.htmlhttp://www.qenergia.pt/content/index.php?action=detailfo&rec=231http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA374AL/projeto-spdahttp://www.teleco.com.br/pdfs/tutorialspda.pdfhttp://www.teleco.com.br/pdfs/tutorialspda.pdfhttp://www.ebah.com.br/content/ABAAAA374AL/projeto-spdahttp://www.qenergia.pt/content/index.php?action=detailfo&rec=231http://spdabrasil.blogspot.com.br/p/spda-o-que-e.htmlhttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialspda/pagina_4.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialspda/pagina_2.asphttp://www.mundoeducacao.com/fisica/http://www.agsolve.com.br/noticias/

Monografia - Alex 2013

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