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INCIDÊNCIA DE RAIOS EM PRÉDIOS
UMA METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO DE RISCOS EM ESTRUTURAS COMPLEXAS
PARTE II – DISTRIBUIÇÃO DE RAIOS NA COBERTURA DOS PRÉDIOS E TENSÕES INDUZIDAS NO SEU INTERIOR
Em continuidade ao artigo publicado na última edição desta revista, analisamos, neste trabalho, como as várias partes de uma edificação são atingidas por raios, em particular, por incidências nas bordas,nos cantos e na cobertura propriamente dita, com e sem a proteção de diferentes configurações de captores. Em seguida são discutidos exemplos de tensões induzidas nas instalações elétricas dos prédios atingidos em função do ponto de incidência das descargas e da localização dos circuitos afetados. É mostrado que, mesmo no interior de prédios com ferragens estruturais relativamente densas, podemsurgir tensões muito acima dos limites de suportabilidade da maioria dos equipamentos eletroeletrônicos.



O conceito de proteção está intimamente ligado ao conceito de risco. Proteger não significa eliminar os riscos decorrentes de qualquer processo de agressão contra uma possível vítima, mas sim reduzi-los a níveis aceitáveis, tendo em vista os custos dessa proteção e o valor das perdasassociadas a uma possível falha das mesmas. Proteção total não só implica custos astronômicos, como esbarra na impossibilidade de se conhecer todos os fatores envolvidos no dimensionamento de uma proteção. Nossos conhecimentos sobre raios, por exemplo, são, quando muito, uma parcela ínfima acerca daqueles que já ocorreram! Pouco sabemos sobre as características dos raios que cairão no futuro,particularmente, levando-se em conta as mudanças climáticas pelas quais o planeta vem passando.
A metodologia apresentada na primeira parte desse trabalho [1], com base no método de Monte Carlo e no Modelo Eletrogeométrico, além de avaliar o número total de raios incidentes em uma edificação como um todo permite ainda obter as distribuições estatísticas das intensidades dos raios em cada parte daestrutura: tais dados servem de base para se estimar os riscos de danos, sejam eles mecânicos, por potenciais de toque ou de passo, sejam ainda decorrentes de tensões induzidas no interior das edificações, permitindo assim uma otimização no projeto das proteções.
Mostramos inicialmente como as diferentes partes de um prédio são atingidas por raios: veremos que, na ausência de estruturas ou edificaçõesvizinhas, as bordas e, particularmente, as quinas das coberturas são os pontos de maior incidência. Em seguida, avaliamos o desempenho de algumas configurações de captores quanto à sua eficácia no sentido de impedir que descargas acima de certo nível venham a atingir a edificação. Finalmente, são discutidos alguns exemplos de tensões induzidas em circuitos no interior das edificações atingidas, emfunção do ponto de incidência das descargas e da localização dos circuitos afetados. Como detalhado no texto, tais resultados foram obtidos pela aplicação do método dos momentos, MOM [2].
Conceitos básicos
A Figura 1 resume os principais elementos referentes à aplicação do método de Monte Carlo, combinado com o modelo eletrogeométrico, na avaliação estatística da distribuição de raios em umaestrutura: no caso, os cilindros representam estruturas (prédios, torres, galpões, etc.) expostas à incidência de raios. Dependendo do detalhamento desejado, cada prédio poderá ser representado por dois ou mais cilindros. Em função da densidade anual média de raios da região e do período a ser analisados (tipicamente varia entre 1.000 e 100.000 anos, dependendo da precisão desejada), um softwareespecífico gera posições aleatórias uniformemente distribuídas sobre a área a ser estudada. A cada posição é associada uma corrente de pico de valor aleatório de acordo com uma função de distribuição aceita internacionalmente como representativa do fenômeno. A cada descarga é atribuída uma esfera de influência, de acordo com o modelo eletrogeométrico. O software determina e registra qual cilindro...
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