Projeto SPDA Departamento Engenharia Elétrica UFPR

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO DE PESQUISA
LAUDO E PROJETO DE RESISTÊNCIA DE TERRA
E NECESSIDADE DE SPDA
Orientador:
Tibiriçá Krüger Moreira
Orientandos:
Fabrício Oliveira da Silva
Ivanderson de Oliveira
Thiago Oro
Curitiba
2011

FABRICIO OLIVEIRA DA SILVA
IVANDERSON DE OLIVEIRA
THIAGO ORO
LAUDO E PROJETO DE RESISTÊNCIA DE TERRA
E NECESSIDADE DE SPDA
Projeto apresentado à disciplina
de Sistemas de Proteção Contra Distúrbios
Elétricos do curso de engenharia elétrica
Curitiba
2011

Sumário
1 CLIENTE ........................................................................................................ 1
2 DATA DA MEDIÇÃO ...................................................................................... 1
3 LOCALIZAÇÃO DA MEDIDA ......................................................................... 1
4 CROQUI DO SITE ......................................................................................... 2
5 TIPO DE TERRENO E CONDIÇÕES CLIMÁTICAS...................................... 5
6 INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO ..................................................................... 6
7 MÉTODO DE MEDIÇÃO E VALORES .......................................................... 7
8 ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO ...................................................................... 7
8.1 Planilha de cálculos ................................................................................. 7
9 LAUDO DO SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS
ATMOSFÉRICAS E ATERRAMENTOS ELÉTRICOS – SPDA, E SISTEMAS
DE ATERRAMENTO. ..................................................................................... 10
9.1 Seleção do nível de proteção ................................................................ 10
10 LOCALIZAÇÃO DO DEPARTAMENTO DE ENEGENHARIA ELÉTRICA . 13
11 RECOMENDAÇÕES PARA O SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS E ATERRAMENTOS ELÉTRICOS – SPDA
........................................................................................................................ 14
12 ESTRUTURA RECOMENDADA ................................................................ 15
13 PLANTA BAIXA ......................................................................................... 16
14 PROJETO .................................................................................................. 16
15 .................................................................................................................... 16
16 RELAÇÃO DE MATERIAIS ....................................................................... 18
16.1 Figura de materiais .............................................................................. 19
17 RECOMENDAÇÕES PARA O SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS E ATERRAMENTOS ELÉTRICOS – SPDA
........................................................................................................................ 22

1
1 CLIENTE
Universidade Federal do Paraná – Departamento de Engenharia Elétrica
2 DATA DA MEDIÇÃO
Primeira medição (L1) em 26 de maio e segunda medição (L2 e L3) em 1 de
junho de 2011.
3 LOCALIZAÇÃO DA MEDIDA
Engenharia Elétrica - UFPR
Centro Politécnico, CP. 19011
Avenida Coronel Francisco H dos Santos, s/n
Jardim das Américas Paraná
Curitiba, PR, 81531-970
Coordenadas Geográficas
Medida na entrada do bloco (L1):
S= -25º 45,1397’
W= -49º 23,3527’
Sentido azimute 220º.
Medida no estacionamento (L2):
S= -25º 45,1053’
W= -49º 23,3819’
Medida na rua lateral (L3):
S= -25º 45,1107’
W= -49º 23,4052’
*Medidas de azimute feitas em sentido horário em relação ao Norte
magnético.
Altitude 942 metros em relação média das baixa-mares de sizígia.

2
4 CROQUI DO SITE
Universidade Federal do Paraná – UFPR
Setor de ciência e tecnologia – Bloco de Engenharia Elétrica
Av. Coronel Francisco H. Santos, 210 Bairro Jardim das Américas – Curitiba
CEP: 81530-001
Figura 1 - Localização geográfica de onde foram efetuadas as medidas
As fotos a seguir foram tiradas no dia da medição, em cada local que foi
efetuada a medição:

3
Figura 2 - Entrada do bloco
Figura 3 - Estacionamento

4
Figura 4 - Transformador em frente à construção
As medidas da área externa onde o projeto será realizado são dadas a seguir:
Figura 5 - Medidas externas da construção

5
5 TIPO DE TERRENO E CONDIÇÕES CLIMÁTICAS
Tipo de solo: Saibro terraplanagem (primeira camada terraplanagem, segunda
e terceira saibro, tendo a partir da quarta características de solo argiloso 20%
umidade).
Temperatura mínima média de 13°C e máxima média de 21°C.
Temperatura do solo superficial de 22º C
Abaixo as fotos do solo onde foram feitas as medições.
Figura 6 - Solo do site (a)
Figura 7 - Solo do site – pelo menos 4 camadas (b)

6
6 INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO
MEGABRAS EM 4055.
Figura 8. Medidor de Resistência de Aterramento e Resistividade do Solo
As medidas foram feitas na escala de resistividade do equipamento,
sendo utilizadas as equações fornecidas para o cálculo da resistência do solo.
4 . .
2
R a
p
a a
2 2 2 2
1
( a p ) ( a p
)
r =
+ −
+ +

2
a a
+ − 2 2 2 2

+ +
. 1
( a p ) ( a p
)
4 .
R
a
r
p
=

7
7 MÉTODO DE MEDIÇÃO E VALORES
Método de Wenner
Figura 9. Método dos quatro pontos (Wenner).
As medidas de resistência de aterramento devem ser de acordo com o
método de Wenner.
8 ESTRATIFICAÇÃO DO SOLO
8.1 Planilha de cálculos
Temperatura 20º C (sol)
De acordo com as medidas feitas, foi calculado o valor de resistência
conforme a tabela a seguir:
Tabela 1 - Valores medidos e Cálculo de R()

L1 L2 L3
Após os cálculos feitos, utilizamos os dados para simular as características do
8
solo utilizando o software RESATE.
Resumo de dados L1
Tabela 2 - Dados calculados por programa específico
d(m)
entre barras
(m)
medido
R(m)
calculado
(m)
medido
R(m)
calculado
(m)
medido
R(m)
calculado
2 30,5 2,21 54 3,91 22 1,59
4 30,3 1,17 23,8 0,92 40,5 1,57
8 17,13 0,34 32,3 0,64 29,4 0,58
16 74,70 0,74 4,96 0,05 98,3 0,98
CARACTERÍSTICAS DO SOLO CARACTERÍSTICAS DO ELETRODO
TIPO Não estratificado TIPO Vertical
DADOS CALCULADOS COMPRIMENTO (m) 2,40
Resistividade da 1ª
camada (m) 21,68 SEÇÃO (mm) 15,90
camada (m) 121,88 QUANTIDADE 11
Profundidade da 1ª
camada (m) 12,18 ESPAÇAMENTO (m) 7,00
Erro médio de
estratificação 36,14%
TRATAMENTO
QUÍMICO Não há
PROFUNDIDADE DO
POÇO (m) 1,00
RESISTÊNCIA () 1,22
CABO DE
INTERLIGAÇÃO Sem capa

9
Resumo de dados L2
Profundidade da 1ª
Erro médio de
Resumo de dados L3
TRATAMENTO
QUÍMICO Não há
PROFUNDIDADE DO
POÇO (m) 1,00
CABO DE
Profundidade da 1ª
Erro médio de
TRATAMENTO
QUÍMICO Não há
PROFUNDIDADE DO
POÇO (m) 1,00
CABO DE

10
9 LAUDO DO SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS E ATERRAMENTOS
ELÉTRICOS – SPDA, E SISTEMAS DE ATERRAMENTO.
A proteção de descargas atmosféricas - SPDA deve ser analisada a luz da
NBR 5419 atualizada, e lembramos que este tipo de proteção como citado na norma
NBR, não contempla proteção de equipamento elétricos e eletrônicos contra
interferências eletromagnéticas causadas pelas descargas atmosféricas. Esta
proteção deve ser realizada a parte.
Fazem parte desta análise as normas:
NBR 5410
NBR 6323
NBR 9518
NBR 13571
Deve-se saber que um SPDA não impede a ocorrência das descargas
atmosféricas, mas caso estas ocorram, estando este projetado e instalado conforme
a norma 5419 deve assegurar o máximo de proteção, atendendo os seis pontos de
proteção, a saber:
1. Captação;
2. Condução;
3. Absorção;
4. Equalização;
5. Proteção do circuito elétrico;
6. Proteção do circuito de comunicação;
Toda via devemos estar cientes que um sistema de SPDA não pode
assegurar a proteção absoluta da edificação (80% a 95% - NBR 5419).
Para se tirar o máximo proveito de um SPDA, devemos utilizar o máximo dos
elementos condutores da própria estrutura.
9.1 Seleção do nível de proteção
Devemos realizar cálculos para confirmar a necessidade ou não, da referida
edificação possuir o Sistema de Proteção contra Distúrbios Atmosféricos (SPDA). A

norma NBR 5419/2005, apresenta as condições de contorno para a determinação do
índice que definirá a necessidade de uso do SPDA.
Localidade: Universidade Federal do Paraná – Departamento de Engenharia
11
Elétrica
De acordo com a necessidade apresentada, temos os dados
estruturais da edificação:
• Altura máxima: 14,77m;
• Comprimento: 47,00m;
• Largura: 39,00.
Para calcularmos a densidade de descargas atmosféricas para a terra (Ng),
temos:
• Índice isocerâunicas de Curitiba TD = 40;
• Ng = 0,04.TD
1,25;
• 4,024[por km²/ano].
De posse das medidas da edificação, temos a área de exposição equivalente
(Ae), que é a área em metros quadrados da estrutura planificada, levando-se em
conta sua altura. Para tal:
• Ae = LW + 2LH + 2WH + H²;
• Ae = 2016,0194 m2.
Assim a freqüência de descargas atmosféricas (ND) calculada é:
• ND = Ng x Ae;
• ND = 0,081 [por ano].
Por fim, analisando as características e finalidades de uso da edificação,
podemos calcular os fatores de risco para a mesma.
• Fator “A” escolhido foi o A=1,7 (escolas, hospitais, creches e outras
instituições, estruturas de múltiplas atividades);
• O fator “B” determinado pela tabela B.2 foi B=0,4 (estrutura de concreto
armado com cobertura não metálica);

• Em “C”, tabela B.3 tem C=1,7 (locais de afluência de público);
• Da tabela B.4 encontramos D=0,4 (Estrutura localizada em áreas contendo
12
estruturas mais alto, tais como árvores);
• E para o fator “E”, tiramos da tabela B.5 o valor de E=1,7 (montanhas acima
de 900m).
De posse nestes valores encontramos o índice geral de risco (NDC):
• NDC = ND x A x B x C x D x E
• NDC = 786,08x10-3.
Como o valor encontrado para NDC é superior a 1x10-3, a NBR 5419/2005
exige o uso de SPDA. E para a referida estrutura, o nível de proteção necessário
segundo a norma é classe II.
CONCLUSÃO
Como NDC é maior que 1x10-3, a estrutura foi definida como nível de proteção
II.
Segundo a norma é necessário o uso de SPDA para a estrutura
projetada.

13
10 LOCALIZAÇÃO DO DEPARTAMENTO DE
ENEGENHARIA ELÉTRICA
Figura 10 - Mapa UFPR (em destaque Eng. Elétrica)

14
11 RECOMENDAÇÕES PARA O SISTEMA DE
PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS E
ATERRAMENTOS ELÉTRICOS – SPDA
INSPEÇÕES
As inspeções deverão assegurar que:
a) o SPDA está conforme a norma 5419/ultima edição;
b) todos os componentes do SPDA estão em bom estado, as conexões e
fixações estão firmes e livres de corrosão;
c) o valor da resistência de aterramento seja compatível com o arranjo e com
as dimensões do subsistema de aterramento, e com a resistividade do solo, exceto
para os sistemas que usam as fundações como eletrodo de aterramento;
d) todas as construções acrescentadas à estrutura posteriormente à
instalação original estão integradas no volume a proteger, mediante ligação ao
SPDA ou ampliação deste.
PERIODICIDADE DAS INSPEÇÕES
• uma periodicamente, em intervalos de:
a) 5 anos, para estruturas destinadas a fins comerciais, administrativos, e
industriais, excetuando-se áreas classificadas com risco de incêndio ou explosão;
b) 3 anos, para estruturas contendo áreas com risco de explosão, conforme a
NBR 9518/última edição, e depósitos de material inflamável;
DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA
A seguinte documentação técnica deverá estar disponível:
a) desenhos em escala mostrando as dimensões, os materiais e as posições
de todos os componentes do SPDA, inclusive eletrodos e malhas de
equipotencialização de aterramento;
b) os dados sobre a natureza e a resistividade do solo; constando
obrigatoriamente detalhes relativos às estratificações do solo, ou seja, o número de
camadas, a espessura e o valor da resistividade de cada uma, se for aplicado;

c) um registro de valores medidos de resistência de aterramento a ser
atualizado nas inspeções periódicas ou quaisquer modificações ou reparos no
SPDA. A medição de resistência de aterramento pode ser realizada pelo método de
queda de potencial usando o medidor da resistência de aterramento,
voltímetro/amperímetro ou outro equivalente. Não é admissível a utilização de
multímetro.
NOTAS
1- Na impossibilidade de execução da alínea “c”, devido a interferências
15
externas, deverá ser emitida uma justificativa técnica.
2- As alíneas “b” e “c” não se aplicam quando se utilizam as fundações como
eletrodos de aterramento.
12 ESTRUTURA RECOMENDADA
Para o projeto atual, recomendamos a seguinte estrutura:
Figura 11 - Estrutura metálica recomendada

16
13 PLANTA BAIXA
Figura 12 - Planta
14 PROJETO
15
Figura 13 - Projeto (vista superior com estacas, anéis e gaiola

17
Abaixo temos o projeto de aterramento, bem como suas hastes:
A relação de conexões é ilustrada a seguir:

18
16 RELAÇÃO DE MATERIAIS
Abaixo são listados os materiais necessários para o projeto, bem como suas
respectivas quantidades:
MATERIAL QUANTIDADE
CABO 35mm²
Descidas
Anel Superior 190m
Gaiola Superior 285m
TOTAL (+10%) 525m
CABO 50 mm²
Anel de Equalização 200m
TOTAL (+10%) 220m
Hastes e Acessórios
Haste de Aterramento 2,40 x 5/8 4 peças
Conector Haste/Cabo 4 peças
Composto Anti-óxido Tipo Inteltrox Cu 5 kgf
Conectores de fixação do SPDA
Conector com rabicho 40 peças
Proteção descidas SPDA
Duto preto PVC 2,54cm diâmetro 40 metros
Braçadeiras de fixação 20 peças
Solda exotérmica
Molde XBC Y2Y2 (ERICO) 1 peça
Molde TAB Y2Y2 (ERICO) 1 peça
Cartucho 32 (*) 10 cartuchos

19
16.1 Figura de materiais
Figura 14 - Conector com rabicho
Figura 15 - Conector haste/cabo
Figura 16 - Cabo Xx mm² (7 fios)
Figura 17 - Haste de aterramento alta camada

20
Figura 18 - Molde KKK Y2Y2 (ERICO)
Figura 19 - Cabo com solda exotérmica
Figura 20 - Cartucho YY
Figura 21 - Conector parafuso fendido – tipo PF
Figura 22 - Composto anti-óxido tipo Inteltrox CU

A proteção elétrica deste SITE está de acordo com a NBR 5419/última edição,
desde que sejam seguidas todas as recomendações aqui contidas e usado os
materiais recomendados, principalmente no tocante a hastes de aterramento de alta
camada. Qualquer modificação será de inteira responsabilidade da Universidade
federal do Paraná. A equalização de potencial está garantida conforme NBR
5419/última edição. Declaramos serem verdadeiras todas as informações constantes
deste laudo, obtidas mediante medidas realizadas nas condições apresentadas na
data. Ao final do sistema implantado deverá ser certificada a instalação através de
medidas de resistência de aterramento e emissão de ART correspondente. A
certificação deverá ser anexada a este relatório para efeito de comprovação
conforme LEI:
21
Cópia de ART 2011 1951781.
Thiago Oro
Fabrício Silva
Ivanderson Oliveira

22
17 RECOMENDAÇÕES PARA O SISTEMA DE
PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS E
ATERRAMENTOS ELÉTRICOS – SPDA
INSPEÇÕES
As inspeções deverão assegurar que:
• A equalização de potencial do SPDA está conforme a norma 5419/ultima edição;
• Todos os componentes do SPDA estão em bom estado, as conexões e fixações
estão firmes e livres de corrosão;
• O valor da resistência de aterramento seja compatível com o arranjo e com as
dimensões do subsistema de aterramento, e com a resistividade do solo, exceto para
os sistemas que usam as fundações como eletrodo de aterramento
• Todas as construções acrescentadas à estrutura posteriormente à instalação original
estão integradas no volume a proteger, mediante ligação ao SPDA ou ampliação
deste;
PERIODICIDADE DAS INSPEÇÕES
• Uma inspeção visual do SPDA deve ser efetuada anualmente;
• Inspeções completas serão efetuadas periodicamente, em intervalos de:
• 5 anos, para estruturas destinadas a fins comerciais, administrativos, e industriais,
excetuando-se áreas classificadas com risco de incêndio ou explosão;
• 3 anos, para estruturas contendo áreas com risco de explosão, conforme a NBR
9518/última edição, e depósitos de material inflamável;
DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA
A seguinte documentação técnica deverá estar disponível:
• Desenhos em escala mostrando as dimensões, os materiais e as posições de todos
os componentes do SPDA, inclusive eletrodos e malhas de equipotencialização de
aterramento;
• Os dados sobre a natureza e a resistividade do solo; constando obrigatoriamente
detalhes relativos às estratificações do solo, ou seja, o número de camadas, a
espessura e o valor da resistividade de cada uma, se for aplicado;
• Um registro de valores medidos de resistência de aterramento a ser atualizado nas
inspeções periódicas ou quaisquer modificações ou reparos no SPDA. A medição de
resistência de aterramento pode ser realizada pelo método de queda de potencial
usando o medidor da resistência de aterramento, voltímetro/amperímetro ou outro
equivalente. Não é admissível a utilização de multímetro.
NOTAS
1- Na impossibilidade de execução das alíneas “b” e “c”, devido a interferências
externas, deverá ser emitida uma justificativa técnica.
2- As alíneas “b” e “c” não se aplicam quando se utilizam as fundações como
eletrodos de aterramento.

23
Registro de valores Inspeção/medidos de resistência de aterramento
Data
V
isual
Medido
Ω
Eng. Responsável
Nº
ART
janeiro 2012
janeiro 2013
janeiro 2014
janeiro 2015
janeiro 2016
janeiro 2017
janeiro 2018
janeiro 2019
janeiro 2020
janeiro 2021
janeiro 2022
janeiro 2023
janeiro 2024
janeiro 2025
janeiro 2026
janeiro 2027
janeiro 2028
janeiro 2029
janeiro 2030
janeiro 2031
janeiro 2032
janeiro 2033
janeiro 2034
janeiro 2035
janeiro 2036 Ver Observação(*)
Tabela 3. Observação (*) Laudo atestando substituição do sistema por final de VIDA ÚTIL ou
prorrogação.

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