Kascher

As descargas atmosféricas são fenômenos impulsivos com tempos de subida compreendidos entre 0,25 µs (descargas subsequentes) a 10 µs (primeira descarga positiva) e por isto são consideradas fenômenos de alta frequência. Nos ensaios previstos na NBR 5419 de campos desenvolvidos internamente em estruturas protegidas por descargas diretas estes dois impulsos são representados por sinais harmônicos de frequências respectivamente de 1 MHz e 25 KHz.

A distância entre os condutores de descida assim como entre os condutores horizontais componentes doa sistemas de captação e de descidas do SPDA influenciam diretamente no fator de blindagem dos surtos acoplados nas redes internas da estrutura tanto para o caso de descargas diretas (Fonte S1) como no caso de descargas próximas (Fonte S2).

A partir de distancias entre estes condutores da ordem de 5m o efeito da blindagem já começa a ser percebido. Observa-se que esta distância é menor que a sugerida pela norma para o SPDA com NP I (Nível de Proteção 1) que é de 20 m.

Figura 1 – Descargas Atmosféricas Diretas (S1) e Próximas (S2) à estrutura

Principalmente em instalações técnicas existentes com grande quantidade de grandes laços formados pelas redes internas de energia e de sinais, os custos de implantação de SPDA externo que ofereça certo fator de blindagem em toda a ZPR 1 podem ser  menores que os custos referentes à minimização dos laços ou à blindagem das infraestruturas internas.

As tensões acopladas nas redes internas são proporcionais aos valores dos campos magnéticos desenvolvidos no ambiente. A redução, por exemplo, à metade dos campos (6 dB de atenuação) implica em redução à metade das tensões induzidas nas redes.

A Figura 2 representa a ocorrência de um evento S1 uma edificação com 10 pavimentos, tendo o laço interno comprimento b = 24 m, com afastamento da fachada d1w = 6 m, afastamento da cobertura de 6 m e distância entre os shafts elétrico e eletrônico de 3 m. A descarga foi de 100 kA de pico com tempo de subida de 1 µs.

Figura 2 – Descargas Atmosféricas Diretas (S1) acoplando surto em laço interno

A tensão induzida a acoplada ao equipamento seria de 30 kV caso a distância entre condutores dos sistemas de captação e descidas fosse de 6 m. Caso a distância passasse a ser de 3m a tensão reduziria para 15 kV e se aumentasse para 12 m subiria para 60 kV .

A Figura 3 representa a ocorrência de um evento S2 na mesma edificação. O laço interno tem as mesmas características do laço do exemplo da Figura 2.

Figura 3 – Descargas Atmosféricas Próxima (S2) acoplando surto em laço interno

Supondo uma descarga de 100 kA de pico incidindo a uma distância Sa = 100 m a tensão induzida a acoplada ao equipamento seria de 14 kV caso a distância entre condutores dos sistemas de captação e descidas fosse maior que 8,5 m. Caso a distância  passasse a ser de  6m a tensão reduziria para 10 kV e se diminuísse para 3 m reduziria para 5 kV .

Assim a diminuição da distância entre os condutores de captação e de descida do SPDA contribuem muito para a atenuação das tensões de surto acopladas aos equipamentos internos da estrutura.

O artigo técnico Experimental Assessment of Induced Voltage in a Scaled Building Directly Hit by Lightning (clique no nome para baixar o artigo), que tem a minha coautoria, apresenta interessante avaliação do efeito de blindagem provido pela diminuição das distâncias entre condutores componentes dos sistemas de captação e descidas do SPDA externo. Este artigo referencia a norma IEC 62305:4 que foi o documento básico utilizado para a elaboração da norma Brasileira NBR 5419:4, emitida em 2015.