Um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) tem o objetivo de
proteger uma estrutura contra os efeitos de uma descarga atmosférica direta ou
indireta. Se esta estrutura contiver, ou estiver contida em um ambiente
caracterizado como uma área explosiva, o projeto do SPDA deve prever medidas
adicionais para a segurança das pessoas e instalações a elas relacionadas.
Normas técnicas
No Brasil, a proteção contra descargas atmosféricas é baseada na norma técnica
NBR5419-2005 [1], “Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas”.
Ela trata dos riscos de explosão, nos itens: 5.2.1.1.1(Equalização de
potencial), 6.3.2 (Periodicidade das inspeções), A.2.4.2 (Proteção contra
corrosão), B.1.1 (Método de seleção do nível de proteção) e na tabela B.6
(Exemplo de classificação de estruturas). A norma alerta, principalmente, os
profissionais sobre a necessidade de adotar medidas especiais para a instalação
do SPDA em áreas sujeitas a risco de explosão, mas não detalha estas medidas.
Internacionalmente, a proteção contra descargas atmosféricas é tratada
pela Comissão Internacional de Eletrotécnica (IEC, Internacional
Electrotechnical Commission), pela norma IEC 62305- 2010:1/2/3/4, Protection
Against Lightning [2], [3], [4], [5].
Atualmente, a norma NBR5419-2005 está em revisão com base na norma IEC
62305-2010. A tendência da comissão de estudos que revisa a norma é a mudança
da atual NBR5419-2005, de um documento de 42 páginas para um novo com mais de
400 páginas, ou seja, mais complexo e detalhado.
Esta mudança é fundamental para a proteção contra
descargas atmosféricas de estruturas com risco de explosão pelo maior
detalhamento das medidas necessárias para a proteção em geral e ao
gerenciamento de risco em particular.
A norma IEC 62305- 2/2010, Protection Against Lightning – Risk
Management, apresenta os critérios que devem ser considerados para determinar
os riscos envolvidos em cada estrutura e as medidas necessárias para garantir a
segurança da edificação.
Esta norma define o que são estruturas com risco de explosão, de acordo
com as normas IEC60079-10-1[6] e IEC60079-10-2 [7], e permite avaliar a real
dimensão dos riscos envolvidos na atuação de um SPDA em uma área sujeita a
explosões. No Brasil, as normas acima fazem parte da série de normas NBR IEC 60079
[8].
Nível de proteção
A primeira etapa no projeto de um SPDA é determinar se a estrutura realmente
necessita dele. Caso a utilização do anexo B da norma 5419-2005 indique a sua
instalação, deve-se, então, determinar o seu nível de proteção, utilizando o
mesmo anexo. O nível de proteção do SPDA determina a sua eficiência em função
das medidas tomadas na sua construção. Ele indica os parâmetros mínimos que o
SPDA deve ter, como ângulo de proteção, largura da malha, espaçamento dos
condutores de descida não naturais etc.
O nível de proteção é determinado pelas características construtivas da
estrutura, o local onde ela será construída e a sua destinação. A norma define
quatro possíveis níveis de proteção: I, II, III e IV, sendo I aquele que exige
medidas mais rigorosas para que os danos causados por uma descarga atmosférica
sejam os menores possíveis.
O item B.1.1 da norma NBR5419-2005 é claro ao afirmar: “Estruturas
especiais com riscos inerentes de explosão, como aquelas contendo gases ou
líquidos inflamáveis (Figura 1), requerem, geralmente, o mais alto nível de
proteção contra descargas atmosféricas.”
“Prescrições complementares para esse tipo de estrutura são dadas no
anexo A”.
Atmosferas explosivas
Uma atmosfera é considerada explosiva quando a proporção de gás, poeira ou
fibras existentes em um ambiente é tal que, na presença de oxigênio, o
surgimento de uma centelha, fonte de ignição, pode originar uma explosão.
A análise das condições propícias ao surgimento da explosão leva em
consideração a densidade, dispersão, condições locais e fontes de ignição e só
pode ser feita por profissionais qualificados, especialistas em atmosferas
explosivas [9].
As principais medidas de proteção em áreas potencialmente explosivas
são: a exclusão da atmosfera explosiva, prevenção do centelhamento e formação
de superfícies quentes, confinamento das explosões e limitação da liberação de
energia.
Classificação de áreas
As atmosferas explosivas são classificadas em três diferentes áreas:
·
Zona 0/20 – Local onde a ocorrência de mistura inflamável/ explosiva é
contínua, ou existe por longos períodos de tempo.
·
Zona 01/21 – Local onde a ocorrência de mistura inflamável/ explosiva é
provável em condições normais de operação.
·
Zona 02/22 – Local onde a ocorrência de mistura inflamável/ explosiva é
pouco provável durante o funcionamento dos equipamentos e se acontecer será por
curtos períodos, estando associado a uma operação anormal.
Classes de temperatura
Para equipamentos elétricos, a temperatura máxima de superfície não deve
exceder:
·
150°C sobre qualquer superfície onde possa haver uma camada de pó de
carvão;
·
450ºC quando o risco acima é evitado, por exemplo, através de vedação
contra poeira ou por ventilação.
As classes de temperatura (Tabela 1) identificam a máxima temperatura de
superfície que uma parte do equipamento pode atingir em operação normal ou de
sobrecarga prevista, considerando a temperatura ambiente máxima igual a 40°C,
ou em caso de defeito. Essas classes de temperatura devem ser menores que a
temperatura de ignição dos gases e vapores do meio circundante ao equipamento.
Princípios gerais de um SPDA em áreas classificadas
Ao receber a informação de que a estrutura está relacionada a uma área
classificada, o projetista deve obrigatoriamente classificar o seu SPDA como
nível I e verificar a necessidade de medidas complementares às determinadas
pela NBR5419-2005 para desenvolver seu projeto.
O objetivo será atender os critérios apresentados anteriormente,
principalmente em relação ao centelhamento e à temperatura. Uma descarga
atmosférica significa uma corrente elétrica de grande intensidade e uma alta
temperatura, fontes de energia suficiente para danificar uma edificação e
iniciar um incêndio.
A presença de uma atmosfera explosiva na estrutura protegida possibilita
que os efeitos da descarga, como centelhamentos e aumento de temperatura,
potencializem os riscos, e neste caso, não possam ser desprezados.
Por este motivo, o projetista deve prever as medidas para evitar os
centelhamentos, aumentos de temperatura e perfurações, reforçando as medidas de
proteção do SPDA e em conjunto com outros profissionais, avaliar a conveniência
de redefinir processos como a desclassificação de áreas [10].
Distância de segurança
Uma medida necessária para evitar diferenças de potencial entre partes do
próprio SPDA, ou deste com outras partes metálicas da estrutura, é a equipotencialização.
Segundo a NBR5419-2005, uma ligação equipotencial é uma ligação entre o SPDA e
outras instalações metálicas, para reduzir as diferenças de potencial criadas
pela corrente da descarga atmosférica.
Segundo o item 5.2.1.1.2 da NBR5419-2005, a equalização de potencial
pode ser obtida através de condutores de equipotencialização, ou em
circunstâncias especiais por Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS)
que em áreas classificadas deverão possuir no Brasil certificação do Inmetro
para esta aplicação (ver Figura 2).
Quando não for possível interligar as partes metálicas da edificação ao
SPDA para evitar centelhamentos perigosos, deve-se garantir que eles estejam
separados por uma distância mínima, chamada distância de segurança (d)
(NBR5419-2005 item 5.2.2). Esta separação (S) pode ser calculada pela fórmula:
S≥d.
O valor de d pode ser obtido pela fórmula existente no item 5.2.2 da
norma e é em função do nível de proteção escolhido, da configuração
dimensional, do material existente entre as partes que devem estar separadas e
o comprimento do condutor de descida.
Se considerarmos o ar como o dielétrico entre o SPDA e a parte metálica
da estrutura que devemos separar, obtemos o coeficiente de material Km,
utilizado na fórmula, igual a 1.
Para meios com menor rigidez dielétrica, este coeficiente diminui. Como
a distância de segurança é inversamente proporcional à rigidez dielétrica do
material, quanto menos dielétrico for o meio, maior a distância que o SPDA deve
estar separado da estrutura naquele local específico.
Qualificação profissional
O projeto, instalação e manutenção de um SPDA em uma área classificada somente
devem ser feitos por um profissional simultaneamente qualificado na proteção de
estruturas contra descargas atmosféricas e em instalações elétricas em áreas
classificadas. Na prática, é extremamente difícil encontrar este profissional.
Por serem duas áreas específicas, a especialização em um destes campos
inibe a especialização em outras atividades. Não obstante, existem
profissionais com experiência na construção de SPDA em áreas classificadas que
contam, em seu currículo, com inúmeros SPDA instalados nestas condições, o que
pode ser comprovado pelo seu acervo técnico emitido pelo Conselho Regional de
Engenharia.
Mas o mais recomendado é que a instalação de um SPDA em uma área classificada
seja feita por um profissional experiente na proteção contra descargas
atmosféricas, acompanhado de um especialista em áreas classificadas para que
todos os requisitos de segurança estejam contemplados.
Na instalação, inspeção e manutenção do SPDA, os profissionais
envolvidos devem estar sob a supervisão do responsável técnico da área
classificada, já que qualquer serviço executado nestes locais apresenta um
risco inerente aos ambientes com a presença de atmosferas explosivas.
Documentação
O trabalho em conjunto de todos os envolvidos no SPDA instalado em uma área
classificada deve ser documentado para a avaliação dos critérios de segurança e
dos riscos envolvidos. Ao mesmo tempo, a documentação exclusiva sobre a
classificação da área como Ex serve como comprovação de que todos os
requerimentos e especificações para a operação segura do sistema foram
atendidos.
A documentação deve conter todas as informações, detalhadas,
relacionadas aos conceitos sobre proteção, referente ao contexto predial e humano envolvidos no projeto e seu objetivo.
Para os instaladores, a documentação é fundamental. Sem estes
documentos, um SPDA para áreas classificadas não pode ser instalado, já que o
projeto seria inconsistente (IEC 62305-3, Apêndice D.3.2 “Required
Information”).
Este procedimento oferece aos projetistas e instaladores a segurança
necessária para que em áreas críticas, somente procedimentos e componentes
certificados sejam utilizados.
Inspeção e manutenção capítulo 7 da IEC 62305-3, assim como o
apêndice E7 “Maintenance and testing of a lightning protection system”,
descrevem o objetivo e o procedimento da inspeção de um SPDA.
SPDA’s em instalações com atmosferas explosivas devem ser inspecionados
através de procedimentos previamente aprovados. Para este objetivo, o item D6
da IEC 62305-3 “Maintenance and testing” descreve procedimentos adicionais:
Paralelamente aos aspectos da documentação, não podem ser esquecidas as
prescrições relativas a um SPDA em si.
Um dos principais objetivos da operação é manter o seu processo livre de
falhas. A garantia da confiabilidade de um sistema depende da regularidade da
sua manutenção. Depois de cada alteração, reforma ou ampliação da edificação, o
sistema como um todo, e não apenas as partes modificadas, deve ser
inspecionado, já que em um SPDA, a máxima, “O todo é maior do que a soma das
partes”, é totalmente válida.
A inspeção do sistema pode ser realizada por funcionários da edificação,
se eles tiverem a qualificação profissional necessária para esta tarefa. O
acompanhamento diário de modificações ou problemas na estrutura ou no próprio
SPDA deve ser realizado pelos funcionários que trabalham na edificação, o que
não elimina as inspeções periódicas realizadas por profissionais
especializados que provavelmente deverão ser contratados para este fim.
De acordo com a IEC 62305-3 Appendix E 7.1. Table E.2, “Sistemas de
Proteção contra Descargas Atmosféricas utilizados em aplicações envolvendo
estruturas com um risco de explosão devem ser inspecionados visualmente a cada
seis meses. Ensaios elétricos da instalação devem ser realizados anualmente.”
Conclusão
A cooperação entre projetistas, instaladores e proprietários é fundamental para
a segurança de uma estrutura localizada em uma área sujeita a atmosferas
explosivas, quando ela for atingida, direta ou indiretamente, por uma descarga
atmosférica. Os profissionais e os materiais utilizados devem atender os mais
altos requisitos, comprovados por certificações adequadas. A experiência mostra
que profissionais especialistas em SPDA devem trabalhar em conjunto com colegas
com conhecimento em instalações elétricas em áreas classificadas, para obter um
SPDA com a eficácia necessária para este tipo de aplicação.
Fonte: P.V
Esse artigo foi baseado com dados da norma NBR5419-2005. Essa norma foi atualizada em 2015.
Volnei Reis Projetos Elétricos
