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SPDA

TCC SPDA do 5º P

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Transcript of SPDA

SPDA APLICADO AS TELECOMUNICAÇÕES
EDUARDO FERREIRA REGO
MARCO ANTONIO G T DA SILVA
MIKAEL PINTO DA SILVA
RODRIGO DE ABREU BASTOS NUNES
Introdução
Um dos problemas enfrentados pelos sistemas eletrônicos é a ocorrência de Descarga Elétrica Atmosférica (DEA).
DEA
O termo Descarga Elétrica Atmosférica (DEA) designa genericamente as descargas que ocorrem em relação às nuvens e a terra, as próprias nuvens e dentro das nuvens.
SISTEMAS DE PROTEÇÃO
SPDA é um “sistema completo destinado a proteger uma estrutura contra os efeitos das descargas atmosféricas. É composto de um sistema externo e de um sistema interno de proteção” que forma os subsistemas: “subsistema de captores, subsistema de condutores de descida e subsistema de aterramento” (NBR 5419/05).
SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES
Os sistemas de telecomunicações se espalham entre postes, túneis e alguns são dispostos na atmosfera com transmissões sem fios: antenas de rádio amador, de televisão de transmissão de dados, ERB (60.790), etc..
Trabalho apresentado ao Instituto Federal Fluminense, Campus Campos Centro, como requisito parcial para obtenção da nota da disciplina de Infraestrutura de sistemas elétricos do Curso Superior em Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações.
A aplicação de SPDA é muito importante para proteção dos sistemas da área de telecomunicações.
Os dispositivos que estabilizam ou interrompem a tensão e ainda dissipam poucas oscilações, possui um ponto de acesso à rede elétrica. No entanto, uma DEA tende atingir os recursos elétricos, eletrônicos ou edificações mais altas em qualquer ponto, além disto, a tensão da descarga é muito alta não sendo dissipada de forma simples, muito menos absorvida e escoada pelo aterramento; neste caso visando os dispositivos de telecomunicações e seu funcionamento com baixa tensão, a DEA causaria transtornos podendo chegar a perdas de parte do sistema como todo.
Para delinear a pesquisa foi necessário identificar a teoria sobre SPDA. Esta pesquisa se acerca de estudos acadêmicos para realizar a revisão bibliográfica. A Norma Brasileira que trata sobre o assunto será utilizada, porém, não como base principal de estudo, mas como apoio as informações acadêmicas atualizadas de artigos e revistas especializadas na área e dos livros.
Imprevisibilidade e oscilação tornam a DEA um problema de difícil e complexa solução. Para definir um sistema que resolva a DEA é necessário entendê-lo antes.
DEAs se classificam em quatro tipos principais: (i) nuvem-solo - ocorrem entre a nuvem e o solo; (ii) intra-nuvem - ocorrem no interior de uma mesma nuvem; (iii) entre nuvens - ocorrem entre nuvens diferentes; e, (iv) nuvem-ar - partem de uma nuvem e terminam na atmosfera, sem alcançar outra nuvem ou o solo.
A diferença de temperatura provoca correntes ascendentes que deslocam as partículas e provocam o atrito carregando assim o bipolo de uma base negativa carregada e induzindo as descargas para a terra (SHENEIDER, s.d.). Estas formações ao se iniciarem possuem o nome de líder ascendente.
Na medida em que o líder descendente se aproxima da superfície da terra, o aumento do campo elétrico faz com que sejam emitidos um ou mais líderes ascendentes da terra em direção ao líder descendente.
A alta concentração das cargas gera a DEA pela atmosfera e como o ar é um dielétrico se formam as ramificações.
Fases da DEA
Líder descendente
Nuvem carregada
Ar é um
dielétrico
Líder
ascendente
Troca de
cargas

A corrente elétrica de uma DEA descarregada no solo gera uma elevação do potencial em torno do elétrodo de aterramento, formando um gradiente de queda de tensão.
O SPDA e o aterramento formam um conjunto de proteção para dar segurança ao pessoal e aos equipamentos: segurança de operação; proteção contra sobretensões; frequências indesejáveis; e, atendem os requisitos legais.
Para evitar ou mitigar os efeitos do DEA são aplicados proteções conforme os níveis de proteção (NBR 5419:2005):
Nível I – quando pode causar danos às estruturas vizinhas ou ao meio ambiente (Paióis, material tóxico ao meio ambiente, ...);
Nível II – danos de bens insubstituíveis e/ou histórico (Museus, escolas, ginásios esportivos, ...);
Nível III – uso comum (residências, escritórios, ...); e,
Nível IV – estruturas não inflamável, com pouco acesso de pessoas (depósitos em concreto, estoque de produtos não inflamáveis, ...).
A proteção é obrigatória se P > 10 ^(-3), se 10^(-3) > P > 10^(-5) passa a ser uma condição opcional e se P < 10^(-5) é desnecessário.
P = A * B * C * D* E
A é o tipo de ocupação, variando de 0,3 a 1,7
B é o material empregado na construção, variando de 0,2 a 2,0
C é o conteúdo, variando de 0,3 a 1,7
D são os elementos vizinhos, variando de 0,4 a 2,0
E são os elementos da localização geográfica, variando de 0,3 a 1,7
O sistema patenteado nos EUA inclue no alto da estrutura o elemento para atrair a DEA.
Formato de um guarda-chuva (hemisfério) ou cônico, preso em partes da estrutura, possui vários pontos de material ionizante (fio dissipativo).
Método de Franklin
Dispositivo metálico, com quatro pontas, instalado no topo dos prédios e interligado a terra por meio de condutores. Aplica o princípio do "poder das pontas".
Nível I - somente até 20m com 25º; nível II - até 30m; nível III até 45m; e, nível IV até 60m.
O raio da base do cone é dado por:
Rp = H * tan angulo (m)
Rp é o raio da base
H é a altura do captor
Gaiola de Faraday
Construção de uma grade, conectada à terra, de condutores envolvendo as cinco faces do volume a ser protegido. Também é composto por captor, cordoalhas de descida e aterramento.
Para o nível I a malha deve ter 5 X 10 m, nível II e III deve ter 10 X 20 m, nível IV a malha é de 20 X 40 m.
As correntes não são uniformes e o campo no interior da gaiola não é nulo. Isto requer que a gaiola seja em toda a extensão uma descida a cada 20 m no máximo.
Método Eletromagnético
O procedimento básico é a passagem de uma corrente elétrica alternada em uma bobina transmissora (campo eletromagnético). Este campo em um meio condutor induz correntes secundárias no subsolo, que por sua vez produzem um campo eletromagnético secundário.
O método Franklin e de Faraday leva em consideração a altura da nuvem e os elementos eletromagnético são baseados em duas grandezas criticas: a descarga e à distância de atração, o método eletromagnético permitindo definir com precisão o ponto de incidência de uma DEA.

Projeto de SPDA
Os raios “são preguiçosos”, procuram o caminho mais fácil. Devido ao grande número de íons no captor, o raio líder desce por esse “caminho”, precisando criar um menor número de íons para fechar o “circuito” e tornar o ar um condutor.
3 subsistemas: (i) captação; (ii) condutores de descida; e, (iii) aterramento (NBR 5419:2005).
Todos os sistemas devem possuir resistência térmica e mecânica suficientes para suportar o calor e as tensões geradas pela passagem de correntes elétricas altíssimas.
Estruturas metálicas de torres, postes e mastros, assim como as armaduras de aço interligadas de postes de concreto, constituem descidas naturais até a base das mesmas, dispensando a necessidade de condutores de descida paralelos ao longo da sua extensão (NBR 5419:2005).
Aterramento
Devem integrar os circuitos elétricos, de telecomunicações, computação, automação e SPDA.
São necessário identificação de fatores de impedância resistividade do solo, já que o solo possui uma resistividade muito grande comparada aos condutores de cobre puro e alumínio.
Além da granulidade aumento de sal na umidade do solo torna-o menos resistivo.
O eletrodo empregado corretamente diminue a resistividade do solo evita o efeito radial .
A empresas
A, B, C, G
e
I
são órgãos públicos e a instiuição
H
é uma concessionária.
As empresas
D
e
E
são fornecedoras de sinal de TV e Internet.
A empresas
F
é uma prestadora de serviços de telecomunicações.
CONSIDERAÇÕES
FINAIS
Esta pesquisa não quis dessecar a NBR, nem retomar a literatura acadêmica.
Notou-se que o SPDA vem evoluindo depois de Benjamin Franklin em 1752.
Nos
estudos de casos
ficou nítido a falta de planejamento das redes de telecomunicações quanto a proteção de DEA, independente da relação custo X bebefício.
No caso específico da empresa F, onde o entrevistado relata que prefere não cobrar do cliente e apenas “penalizá-lo” caso ocorra perdas, nota-se deliberadamente que não há uma visão de segurança quanto ao SPDA, mesmo com relatos dentro das empresas.
Com
estudo futuro
, talvez fosse necessário ampliar o foco desta pesquisa para os órgãos responsáveis como o CREA e o CBMRJ.
Seria interessante que fossem incluídas áreas de proteção de pessoas. Assim, surgiria à possibilidade de áreas como hotéis, clubes, salões, shoppings e outros similares estarem dentro dos locais contemplados com sistemas de aterramento e SPDA.
Referencial bibliográfico, Apêndices e
Anexos encontram-se no documento impresso.
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