Análise Comparativa de Proteção de Descargas Atmosféricas em Torres de Telecomunicação

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
 
 
FABIO MUGGIATI SANTOS 
LUCAS EDUARDO AMORIM POY 
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS SISTEMAS DE PROTEÇÃO DE 
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DE TORRES DE TELECOMUNICAÇÃO 
PREDIAIS E EM TERRA 
CURITIBA 
2016 
 
FABIO MUGGIATI SANTOS 
LUCAS EDUARDO AMORIM POY 
 
 
 
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE OS SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA 
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DE TORRES DE TELECOMUNICAÇÃO 
PREDIAIS E EM TERRA 
Trabalho apresentado ao curso de Engenharia 
Elétrica da Universidade Federal do Paraná - UFPR, 
como requisito parcial para obtenção do título de 
Engenheiro Eletricista. 
Orientador: Prof. M.Sc. Mateus Duarte Teixeira 
CURITIBA 
2016 
 
TERMO DE APROVAÇÃO 
FABIO MUGGIATI SANTOS 
LUCAS EDUARDO AMORIM POY 
ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA 
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DE TORRES DE TELECOMUNICAÇÃO PREDIAIS 
E EM TERRA 
Trabalho aprovado como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro 
Eletricista no Curso de Graduação em Engenharia Elétrica, Setor de Tecnologia 
da Universidade Federal do Paraná, pela seguinte banca examinadora: 
Orientador: Prof. M. Sc. Mateus Duarte Teixeira 
 Departamento de Engenharia Elétrica, UFPR 
 
 
Prof. Ph.D. Horácio Tertuliano dos Santos Filho 
Departamento de Engenharia Elétrica, UFPR 
 
 
Prof. Eng. Tibiriçá Kruger Moreira 
 Departamento de Engenharia Elétrica, UFPR 
 
 
 
 
 
 
 
Curitiba, 12 de Dezembro de 2016. 
 
AGRADECIMENTOS 
Dedico este trabalho a meus pais Angela e Reinoldo,e a meu irmão Gustavo, 
que sempre me apoiaram e deram forças em todos os momentos durante minha 
vida. Agradeço minha namorada Ana pela paciência e força que me proporcionou 
durante toda esta longa jornada. 
Ao meu colega e amigo Lucas, o qual relizou comigo este trabalho, e a todos 
meus colegas de graduação que contriburam para esta conquista. 
Também decido este trabalho ao Prof. M.Sc. Mateus Duarte Teixeira pelo 
aprendizado, conhecimento e apoio durante este trabalho, os quais nunca me 
esquecerei. 
Um agradecimento especial aos colegas de profissão Henry e Diogo, do 
instituto Lactec, os quais foram peças fundamentais neste trabalho. 
Fabio 
Dedico este trabalho aos meus familiares, que me acompanharam e 
proporcionaram educação e condições para chegar até aqui. 
Aos meus amigos e colegas, que desfrutam dos momentos bons comigo e 
me suportam nos difíceis. Que direta ou indiretamente, contribuiram para a 
conclusão deste trabalho e desta etapa de minha vida – em especial ao meu amigo 
e parceiro Fabio, que participou desta etapa comigo. 
Dedico também a todos os meus professores e mestres, dos quais 
carregarei um pouco por cada lição aprendida, e pelas quais serei eternamente 
grato. 
Agradeço especialmente ao orientador M.Sc. Mateus pelo sábio 
norteamento do trabalho, ímpar disposição na condução das atividades e pelo 
desenvolvimento profissional e pessoal que me proporcionou. 
Agradeço também ao Instituto Lactec e aos colegas Eng. Henry, Eng. Diogo 
e Eng. Otávio pelo auxílio, suporte e disponibilização de tempo e recursos. 
Esta é a conclusão de uma etapa, e o início de uma nova. 
Lucas 
 
RESUMO 
 A telecomunicação hoje é uma das ferramentas mais utilizadas para a transmissão 
de dados. Não há um dia sequer em que não utilizemos os sistemas de 
telecomunicação e suas diversas funções. Dada a importância deste sistema, é 
impreterível que mantenhamos ele em pleno funcionamento. Baseado em 
equipamentos eletrônicos e linhas de comunicação físicas e aéreas, este sistema 
possui uma vulnerabilidade: o fenômeno natural chamado de descarga atmosférica, 
um dos maiores responsáveis pela queima de equipamentos. Aliado ao fato de que, 
segundo o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, o Brasil é o país com o maior 
número de descargas atmosféricas, nota-se a importância de sistemas de proteção. 
Por fim, a falta de espaço nas grandes metrópoles nos força a aproveitar o topo de 
edifícios para a construção de torres de telecomunicação. Este trabalho visa 
entender as consequências desta ação e o que podemos fazer para garantir a 
proteção contra as descargas atmosféricas e suas consequências, comparado ao 
que fazemos em torres simples em solo. Em um ambiente predial, o projeto da torre 
é mais complexo e por muitas vezes não é feito em paralelo com o projeto do 
edifício, e sim após a construção do mesmo. Isto acarreta ao projetista uma série de 
cuidados adicionais, os quais não seriam necessários na eventualidade de uma torre 
simples autoportante em solo, como a situação do aterramento do prédio, a 
equipotencialização de todos os ambientes, incluindo o topo onde a torre será 
posicionada, bem como a ligação dos equipamentos na barra principal e a subida 
destas ligações até o andar onde serão alocados os equipamentos de comunicação. 
 
Palavras-chave: Telecomunicações, Proteção, SPDA, Raios. 
 
 
ABSTRACT 
Telecommunications today is one of the most used tools for data transmission. There 
is not a single day in which we do not use telecommunications systems and its most 
diverse functions. Given the importance of this system, it is necessary that we maintain 
it fully functioning. Based in electronic equipments and both physical and aerial 
communication lines, this system has one vulnerability: the natural phenom called 
atmospheric discharge, one of the most responsibles for equipment damage. Summed 
to the fact that, according to Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Brail is the 
country with the highest number of atmospheric discharges, the importance of 
protection systems is notable. Lastly, the lack of space in great metropolis forces us to 
use the top of buildings for the construction of telecommunication towers. This essay 
aims to understand the consequences of such action and what can we do to guarantee 
the protection against atmospheric discharges and its consequences, compared to 
what we do in simple towers located in the ground. In a building environment, the 
tower’s project is much more complex and in general, is not done in parallel with the 
building’s project, but after the latter is concluded. In this case this adds several 
concerning points to the project engineer, which wouldn’t be necessary for a simple 
freestanding tower in ground, like the current situation of the grounding system in the 
building, the equipotentiation of all rooms, including the top of the building where the 
tower will be located, along with the connection of all earthing to the main earthing bar 
and the ascent of all connections to the floor where the equipment will be located. 
 
Key words: Telecommunications, Protection, ADPS, Lightning. 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
FIGURA 1 – TIPOS DE RAIOS EXISTENTES ..................................................................... 17 
FIGURA 2 – DIFERENTES POTENCIAIS DE PASSO ........................................................ 20 
FIGURA 3 – POTENCIAL DE TOQUE ................................................................................. 21 
FIGURA 4 – PÁRA-RAIO DE FRANKLIN ............................................................................ 23 
FIGURA 5 – PÁRA-RAIO RADIOATIVO .............................................................................. 24 
FIGURA 6 - HASTE DE ATERRAMENTO E CABO CONDUTOR HORIZONTAL ................ 26 
FIGURA 7 - TIPOS DE SOLO .............................................................................................. 27 
FIGURA 8 – DIAGRAMAS ELÉTRICOS DEATERRAMENTO EM BAIXA TENSÃO ............ 29 
FIGURA 9 – EXEMPLO DE TRATAMENTO QUÍMICO DO SOLO ...................................... 31 
FIGURA 10 – SUBDIVISÃO DA NORMA NBR 5419 ........................................................... 32 
FIGURA 11 – TABELA DE RELAÇÃO ENTRE NÍVEIS DE PROTEÇÂO E CLASSES DE 
SPDA ................................................................................................................................... 33 
FIGURA 12 – GRÁFICODE DENSIDADE DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NO BRASIL
 ............................................................................................................................................ 36 
FIGURA 13 – EXEMPLO DE DIVISÃO DE ZONAS DE PROTEÇÃO CONTRA RAIO ......... 41 
FIGURA 14 – FLUXOGRAMA DAS ATIVIDADES REALIZADAS ........................................ 44 
FIGURA 15 – TORRE DE COLOMBO ................................................................................. 46 
FIGURA 16 – VISTA DA CALHA ......................................................................................... 47 
FIGURA 17 – AEMC GROUNDFLEX FIELD KIT ................................................................. 49 
FIGURA 18 – POSICIONAMENTO DOS SENSORES GROUNDFLEX ............................... 51 
FIGURA 19 – CONEXÃO DOS SENSORES NO MÓDULO DO KIT .................................... 51 
FIGURA 20 – POSICIONAMENTO DO PONTO DE INJEÇÃO DE CORRENTE NA TORRE
 ............................................................................................................................................ 52 
FIGURA 21 – POSICIONAMENTO DO PONTO DE INJEÇÃO DE CORRENTE NA HASTE 
DE ATERRAMENTO ........................................................................................................... 53 
FIGURA 22 – GRÁFICO DE R 4 POLOS COM INJEÇÃO NA TORRE ................................ 56 
FIGURA 23 – GRÁFICO DE R GROUNDFLEX ................................................................... 56 
FIGURA 24 – GRÁFICO DE R 4 POLOS COM INJEÇÃO NA HASTE ................................ 57 
FIGURA 25 – MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA NA DESCIDA DO PARA-RAIO ...................... 58 
FIGURA 26 – MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA NO INÍCIO DA CANALETA ............................ 58 
FIGURA 27 – MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA NO MEIO DA CANALETA (2/3 DE DISTÂNCIA 
TOTAL) ................................................................................................................................ 59 
FIGURA 28 – LAY-OUT DO TOPO DO EDIFÍCIO ............................................................... 61 
FIGURA 29 – CAPTOR ADICIONAL E MALHA DO SISTEMA DE MELSENS ..................... 62 
Figura 30 – ESQUEMÁTICO DO TERRÔMETRO ............................................................... 64 
 
FIGURA 31 – APLICAÇÃO DO ALICATE TERRÔMETRO .................................................. 64 
FIGURA 32 – FECHAMENTO DO LOOP ENTRE A CALHA E A TORRE PARA ENSAIO... 66 
FIGURA 33 – EFEITO DO PARALELISMO ......................................................................... 72 
FIGURA 34 – EQUIPOTENCIALIZAÇÃO DO ATERRAMENTO TRIANGULAR .................. 74 
FIGURA 35 – DESENHO DO ATERRAMENTO EM ANEL .................................................. 75 
FIGURA 36 – EQUIPOTENCIALIZAÇÃO DO ATERRAMENTO EM ANEL .......................... 76 
 
 
LISTA DE QUADROS 
QUADRO 1 – RANKING DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NO PARANÁ, POR MUNICÍPIO........ 37 
 
LISTA DE TABELAS 
TABELA 1 –R 4 POLOS COM INJEÇÃO DE CORRENTE NA TORRE.....................................54 
TABELA 2 –R GROUNDFLEX COM INJEÇÃO DE CORRENTE NA TORRE............................54 
TABELA 3 – R 4 POLOS COM INJEÇÃO DE CORRENTE NA TORRE.....................................55 
TABELA 4 – RESISTÊNCIAS ENTRE ESTRUTURA DA TORRE E OUTROS PONTOS...........59 
TABELA 5 – RESISTÊNCIAS ENTRE DIVERSOS PONTOS DO TOPO DO EDIFÍCIO.............67 
TABELA 6 – RESISTÊNCIAS ENTRE T1 E PONTOS DA SALA DE EQUIPAMENTOS.............68 
 
LISTA DE SIGLAS 
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas 
CNEN - Comissão Nacional de Energia Nuclear 
DPS - Dispositivo de Proteção contra Surto 
ELAT - Grupo de Eletricidade Atmosférica 
IEN - Instituto de Engenharia Nuclear 
INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 
LEMP - Pulso Eletromagnético de Descarga Atmosférica 
MPS - Medidas de Proteção contra Surto 
NBR - Norma Brasileira 
PDA - Proteção contra Descarga Atmosférica 
SEP - Sistema Elétrico de Potência 
SPDA - Sistema de Proteção contra Descarga Atmosférica 
ZPR - Zona de Proteção contra Raio 
 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO 13 
1.1 CONTEXTO 13 
1.2 OBJETIVOS 13 
1.2.1 OBJETIVO GERALl 13 
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 14 
1.3 JUSTIFICATIVA 14 
1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO 14 
2 REVISÃO DA LITERATURA 16 
2.1 DESCARGA ATMOSFÉRICA 16 
2.4 SURTO ELÉTRICO 21 
2.5 PÁRA-RAIO 22 
2.6 ATERRAMENTO ELÉTRICO 25 
2.6.1 ATERRAMENTO PARA SISTEMAS DE BAIXA TENSÃO 28 
2.6.2 TRATAMENTO QUÍMICO 29 
2.7 PDA 31 
2.7.1 SPDA 32 
2.7.2 GERENCIAMENTO DE RISCOS 33 
2.7.3 INCIDÊNCIA DE RAIOS NO BRASIL 35 
2.7.4 SPDA EXTERNO 37 
2.7.5 SPDA INTERNO 38 
2.8 DPS 39 
2.9 MPS 39 
2.10 ZONAS DE PROTEÇÃO DE RAIO 40 
3 MATERIAL E MÉTODOS 42 
4 DESENVOLVIMENTO 45 
4.1 ATIVIDADES EM CAMPO 45 
 
4.1.1ESCOLHA DAS TORRES 45 
4.1.2 VISITA TÉCNICA NA TORRE DE COLOMBO 45 
4.1.3 MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO ATERRAMENTO 48 
4.1.4 MEDIÇÃO DA EQUIPOTENCIALIZAÇÃO DA ESTRUTURA DA TORRE DE COLOMBO 57 
4.1.5 RESULTADOS DA TORRE DE COLOMBO 60 
4.1.6 VISITA TÉCNICA NA TORRE EM EDIFICAÇÃO 60 
4.1.7 MEDIÇÃO DA EQUIPOTENCIALIZAÇÂO DA ESTRUTURA DA TORRE EM EDIFICAÇÃO 63 
4.1.8 RESULTADOS DA TORRE EM EDIFICAÇÃO 68 
4.2.9 SIMULAÇÃO 69 
4.2.10 SOFTWARE UTILIZADO 70 
4.2.11 DESENVOLVIMENTO DA SIMULAÇÃO 70 
4.2.12 COMPARAÇÃO ENTRE OS DOIS CASOS E RESULTADOS FINAIS 76 
5 CONCLUSÃO E LIÇÕES APRENDIDAS 78 
REFERÊNCIAS 79 
 
 
 
13 
1 INTRODUÇÃO 
O sistema de telecomunicações é uma das ferramentas mais importantes 
para a transmissão de dados e informações hoje em dia. Com o crescimento 
constante do uso deste sistema, faz-se necessária, além da manutenção e pleno 
funcionamento, a ampliação. 
Um dos principais problemas para este sistema são as descargas 
atmosféricas. Em um país onde atinge-se a marca de 100 milhões de incidências 
deste fenômeno ao ano, segundo o INPE (2011), é evidente que, para mantermos o 
pleno funcionamento, precisamos de um sistema de proteção contra descargas 
atmosféricas adequado e robusto. 
Além disso, cada vez mais, as cidades estão sendo tomadas pela 
verticalização dos edifícios devido à falta de espaço. Aliado à necessidade de 
ampliação do sistema de telecomunicações, o resultado é a construção de torres no 
topo de edifícios. 
1.1 CONTEXTO 
Para prover os serviços de comunicação, a capital do Paraná e sua região 
metropolitana contam com um grande número de torres de telecomunicação, sendo 
estas colocadas em diferentes situações. 
Nossa atenção é voltada para duas torres específicas, com o mesmo 
propósito, mas em situações bem diferentes. Uma delas é construída em solo, em 
uma pequena chácara, na região de Colombo, em altitude significativa. A outra é 
situada no topo do prédio Terrazza 40, um dos maiores prédios de Curitiba, e 
também um dos mais antigos. 
Ambas as torres estão em funcionamento, e já possuem um PDA instalado. 
Tendo em vista a diferente condição das duas torres, fica em aberto a seguinte 
questão: estes PDAs são adequados e suficientes para cada uma das aplicações? 
1.2 OBJETIVOS 
1.2.1 Objetivo geral 
 
 
14 
O objetivo geral do trabalho é analisar e entender as diferenças entre os 
sistemas de proteção contra descargas atmosféricas entre uma torre de 
telecomunicação situada em um edifício, em uma altura elevada, e outra situada em 
terra. 
1.2.2 Objetivos específicos 
 Realizar levantamento bibliográfico; 
 Estudar e entender as normas que regem as duas diferentes situações 
de PDA supracitadas, em especial a norma ABNT NBR 5419; 
 Modelar as duas diferentes situações; 
 Realizar inspeção e medição nas duas diferentes situações; 
 Comparar os resultados obtidos em simulação e medição; 
 Entender as diferenças entre os dois casos. 
1.3 JUSTIFICATIVA 
Deseja-se engrandecer o conhecimento já existente sobre PDA’s, garantindo 
a robustez e melhoria da proteção das torres de telecomunicação e assegurando o 
serviço de transmissãode dados em pleno funcionamento, bem como a integridade 
dos equipamentos eletrônicos e infraestrutura da torre, de modo a preservar os 
investimentos. 
O trabalho se sustentará com fundamentação teórica e análises técnicas em 
campo, fazendo uso de ferramentas de medição, softwares de simulação e 
conclusões já obtidas por autores de renome. 
Este estudo é direcionado aos profissionais da área, ou seja, pesquisadores, 
técnicos, engenheiros projetistas, estudiosos e estudantes, bem como contratantes 
dos serviços de projeto de PDA, fiscais e auditores. 
1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO 
Inicialmente, no capítulo 2, é apresentado o levantamento bibliográfico 
estudado, ou seja, as normas regulamentadoras que regem os sistemas de proteção 
 
 
15 
contra descargas atmosféricas em território nacional bem como outras normas 
associadas. Também são apresentados demais trabalhos e artigos relacionados ao 
tema e com conteúdos ou informações relevantes ao trabalho. 
Em seguida, no capítulo 3, é apresentada a metodologia de trabalho, ou seja, o 
plano inicialmente estabelecido, os métodos de trabalho e estudo e as razões da 
escolha destes. 
No capítulo 4, será descrito o desenvolvimento do trabalho, detalhando cada 
etapa e procedimento realizado, explicando também os instrumentos e ferramentas 
utilizados. Os resultados também serão expostos. 
Por fim, no capítulo 5, serão expostas as conclusões sobre os dados obtidos e 
uma reflexão final sobre o trabalho, revelando pontos fortes e fraquezas. 
 
 
16 
2 REVISÃO DA LITERATURA 
2.1 DESCARGA ATMOSFÉRICA 
O fenômeno natural conhecido como descarga atmosférica é um dos maiores 
causadores de queima de equipamentos, devido às suas características elétricas. De 
um modo geral, este fenômeno, popularmente chamado de raio, é o rompimento da 
rigidez dieletrica do ar pelo campo elétrico gerado por cargas elétricas acumuladas em 
nuvens. 
A descarga atmosférica surge inicialmente na nuvem, segundo Cavalin (2000), 
pelo processo descrito abaixo: 
O ar quente e úmido próximo do solo se eleva na atmosfera (ele sobre 
porque é mais leve que o ar acima dele). O descolamento ascendente faz 
com que se esfrie, até chegar ao topo da nuvem onde a temperatura é 
muito baixa, de 30ºC negativos. A partir desse momento o vapor d’água que 
estava misturado com o ar quente transforma-se em granizo, que em função 
do seu peso começa a precipitar-se para a base da nuvem. No 
deslocamento descendente ocorre o choque com outras partículas menores, 
principalmente com cristais de gelo. A colisão entre essas partículas 
(granizo e cristais de gelo) faz com que fique mcarregadas eletricamente. 
(Cavalin, 2000) 
O fenômeno descrito acima também é acompanhado de outros dois, o primeiro 
chamado de relâmpago, que é o caminho luminoso da descarga atmosférica, e o 
segundo chamado de trovão, que é o rápido aquecimento do ar no local da descarga 
atmosférica, gerando um forte estrondo. Embora impressionantes e assustadores, o 
fator de risco aos equipamentos e infra-estrutura é causado pelos raios, e não pelos 
trovões e relâmpagos. 
Um relâmpago dura em média um terço do segundo, embora tenha sido 
notados valores variando de um a dois décimos de segundos. Dentro deste 
intervalo de tempo, a corrente elétrica sofre grandes variações, podendo ser 
atingidos picos de 30 mil ampéres durante períodos menores que um 
décimo de milésimos de segundo. (Elaine, 2007) 
Existem 5 tipos diferentes de descargas atmosféricas, sendo estes 
classificados pelo ponto e origem e ponto final.Todos estes tipos são exemplificados na 
figura 1 abaixo. São eles: do solo para a nuvem, da nuvem para o solo, no interior da 
 
 
17 
nuvem, da nuvem para qualquer ponto na atmosfera e de uma nuvem para outra 
nuvem. 
 
 
FIGURA 1 – TIPOS DE RAIOS EXISTENTES 
Fonte: Diniz, 2016 
 
 
De todos estes, as descargas atmosféricas em evidência neste trabalho, e 
que podem contribuir para o dano de equipamentos eletrônicos e infra-estrutura, são 
apenas três: do solo para a nuvem, da nuvem para o solo e da nuvem para qualquer 
ponto na atmosfera. 
Este perigo é decorrente das propriedades deste fenômeno: uma 
manifestação de raio tem em torno de 100 milhões a 1 bilhão de Volts e uma 
corrente da ordem de 30 mil ampéres, valores mais do que suficientes para queimar 
componentes eletrônicos, rachar e trincar estruturas físicas e causar mortes. Este 
fenômeno também possui uma radio frequência: Segundo Durham e Durham (2008): 
 
 
18 
Lightning has a radio frequency range of about 100 kHz to 120 MHz. 
(Durham e Durham, 2008) 
 
Em território nacional, este fenômeno, suas ameaças, riscos e as medidas 
de prodeção são regidas e definidas extensivamente pela norma ABNT NBR 5419. 
Na versão de 2001, descarga atmosférica e raio são definidos como: 
Descarga atmosférica: Descarga elétrica de origem atmosférica entre uma 
nuvem e a terra ou entre nuvens, consistindo em um ou mais impulsos de 
vários quiloamperes. (ABNT NBR 5419-1, 2001) 
Raio: Um dos impulsos elétricos de uma descarga atmosférica para a terra. 
(ABNT NBR 5149-1, 2001) 
Na versão mais atualizada da norma, ABNT NBR 5419-1, 2015, a definição 
é mais abrangente e é separada pelos tipos de descargas atmosféricas, já descritos 
acima. 
A descarga atmosférica por si só, gera outros efeitos não percebidos 
naturalmente pelo homem, devido as suas características físicas. A norma também 
define estes efeitos, pela seguinte passagem, denominando-os pela sigla LEMP: 
Pulso eletromagnético devido as descargas atmosféricas (lightning 
electromagnetic impulse) LEMP: todos os efeitos eletromagnéticos 
causados pela corrente das descargas atmosféricas por meio de 
acoplamento resistivo, indutivo ou capacitivo, que criam surtos e campos 
elétricos radiados (ABNT NBR 5149-1, 2001) 
Estes efeitos também são danosos aos equipamentos eletrônicos e circuitos 
elétricos, portanto tópicos da norma ABNT NBR 5419, e também motivo de 
preocupação. 
 
2.2 POTENCIAL DE PASSO 
 
Um sistema de proteção elétrica é projetado primeiramente de modo a 
produzir, durante o curto circuito ou qualquer anomalia de um sistema de energia 
elétrica, uma distriuição no perfil de proteção de tal modo que proteja primeiramente 
a vida, ou seja, o ser humano e por segundo os equipamentos. Nossa preocupaçãi 
 
 
19 
deverá ser sempre em referência ao ser humano, pois um erro nesta área provocará 
danos irreparáveis (Moreira, 2016) 
Um choque elétrico causa vários efeitos que se manifesta no organismo 
humano quando a corrente elétrica circula pelo corpo, e dependendo do trajeto da 
mesma no ser humano, este provocam danos irreparáveis, mas dentre os relativos à 
tensão de passo, toque e de transferência, o mais importante a considerar é a 
fibrilação ventricular (Moreira,2016) 
Quando um raio cai em determinada região a corrente elétrica irá se 
dessipar em meio a um caminho a terra, e neste periódo gera diferenças de 
potencias no chão. Se uma pessoa estiver no local e colocar um pé em cada 
potencial, irá gerar um diferença de potencial e um possivel caminho da corrente 
elétrica, sendo normalmente de 1 metro, a qual será percorrida pelo seu corpo, o 
que poderá causar danos sérios a saúde do individuo. A figura 2 ilustra o potencial 
de passo, na qual as linhas pontilhadas determinam diferentes potenciais elétricos, e 
a representação da pessoa nos mostra um dos caminhos possiveis da corrente. 
 
 
 
20 
 
FIGURA 2 – DIFERENTES POTENCIAIS DE PASSO 
Fonte: Adaptado Kindermann, 1995 
 
O potencial de passo ocorre quando entre os membros de apoio (pés), 
aparecem diferenças de potencial . Isto pode acontecer quando os membros se 
encontrarem sobre linhasequipotencias diferentes. Estas linhas equipotenciais se 
formam na superfície de solo quando do escoamento da corrente de curto-circuito 
(Kindermann, 1995) 
 
2.3 POTENCIAL DE TOQUE 
 
É a diferença de potencial entreo ponto da estrutura metálica, situado ao 
alcance da mão de uma pessoa, e um ponto no chão situadao a 1m da base da 
estrutura (Kindermann,1995). 
 
 
21 
O potencial de toque é mais perigoso do que o potencial de passo, visto que 
na situação em que o corpo humano é utilizado como caminho para a corrente 
elétrica, esta pode percorrer pelo coração e causar fibriliação ventricular, o que 
poderá levar o indivíduo ao óbito. Na figura 3 é ilustrada uma possivel passgem de 
corrente pelo corpo humano, sendo V a diferença de potencial devido aos pés e o 
objeto estarem em potenciais diferentes. 
 
 
FIGURA 3 – POTENCIAL DE TOQUE 
Fonte: Dairyland, 2016 
 
2.4 SURTO ELÉTRICO 
Equipamentos eletrônicos e seus componentes, em geral, são construídos de 
forma a operar em condições específicas de tensão, corrente, potência e frequência. 
Quando estas condições são excedidas, o equipamento ou componente em questão 
está sujeito a danos, muitas vezes irreversíveis. Outro grande causador de danos à 
equipamentos e componentes é o fenômeno chamado de surto elétrico. De modo geral, 
chama-se de surto um transiente de corrente, voltagem ou potência em um circuito 
elétrico. 
Um surto pode ser gerado de várias formas: religamento de máquinas 
(intencional ou não intencional), acoplamentos magnéticos e indutivos, eletricidade 
estática e raios. No último caso, o surto pode ser decorrente de uma descarga 
 
 
22 
atmosférica que incide diretamente no circuito ou estrutura, ou induzido no circuito de 
potência ou comunicação por um raio próximo. 
As características elétricas do surto dependem muito da situação, ou seja, qual 
a origem e condições do sistema, mas sempre serão uma situação indesejada. 
No Brasil, este fenômeno é tratado pela norma ABNT NBR 5419-1, 2015. 
Segundo a norma, o surto é definido pela seguinte passagem: 
Efeitos transitórios causados por LEMP que aparecem na forma de 
sobretensão e/ou sobrecorrente. (ABNT NBR 5149-1, 2015) 
2.5 PÁRA-RAIO 
Visto que os fenômenos supra-citados inferem grandes perigos aos circuitos 
elétricos, eletrônicos e até a infra-estrutura que os comporta, é de suma importância a 
presença de um sistema preventivo. em geral, são construídos de forma a operar em 
condições específicas de tensão, corrente, potência e frequência. 
O equipamento utilizado para este fim é chamado de pára-raio. 
O para-raios é, em suma, um resistor não linear que muda sua resistência 
conforme o nível de tensão aplicado. Ele é construído para não permitir a 
interrupção da transmissão de energia, mas faz com que a tensão se 
estabilize no nível desejado, permitindo o escoamento para a terra, das 
altas correntes induzidas, provenientes das descargas atmosféricas. (Silva 
Neto, 2004) 
Para prevenir os danos provocados pelas descargas atmosféricas sobre as 
redes de transmissão e distribuição, utiliza-se o pára-raios, que é um 
dispositivo com características não lineares dos elementos constituídos na 
sua fabricação. O objetivo básico é conduzir correntes provenientes de 
descargas atmosféricas devido às tensões induzidas nas redes e em 
seguida interromper as correntes subseqüentes, isto é, aquelas que 
sucedem às correntes de descargas após a sua condução para a terra 
(Mamede Filho, 2005). 
Existem três tipos de pára-raios: o pára-raio de Franklin, Melsens e o Radioativo. 
O pára-raio de Franklin consiste em uma haste metálica captadora e um cabo 
condutor. O principio básico é posicionar esta haste no ponto mais alto e possível da 
estrutura a ser protegida, de forma que os eventuais raios ali incidam e então para que a 
corrente induzida seja conduzida pelo cabo e dissipada em um ambiente seguro, como 
 
 
23 
por exemplo, uma malha de aterramento. A figura 4 ilustra o para-raio já preso a um 
mastro: 
 
FIGURA 4 – PÁRA-RAIO DE FRANKLIN 
Fonte: Os autores, 2016 
 
Já o pára-raio de Melsens consiste em uma malha de cabos metálicos e hastes 
menores, que envolvem a estrutura, protegendo-a pelo princípio da gaiola de Faraday. A 
malha é instalada no telhado ou cobertura, e as hastes devem ser espalhadas igualmente 
entre as malhas. Por fim, um cabo de descida deve dissipar a eventual corrente do raio. 
O pára-raio Radioativo é o menos utilizado, sendo construído com um material 
radioisótopo. O captador, ao invés de haste, tem forma de disco. Por ser feito de material 
radioativo e não apresentar vantagens aos outros dois tipos de pára-raio, é muito 
incomum. Este tipo de para raios está ilustado na figura 5 abaixo: 
 
 
 
24 
 
FIGURA 5 – PÁRA-RAIO RADIOATIVO 
Fonte: IPEN, 1995 
 
 Hoje em dia, este tipo de para-raios está proibido no Brasil, segundo o IEN. 
A fabricação de para-raios no Brasil foi autorizada no período de 1970 a 
1989, pois a literatura técnica da época indicava que este tipo de para-raios 
era mais eficiente que os para-raios convencionais. Posteriormente, testes 
mais detalhados indicaram que o desempenho destes para-raios não era 
superior aos dos para-raios convencionais, não se justificando, portanto, a 
sua utilização. Por essa razão, a CNEN suspendeu a autorização para a 
fabricação e instalação de para-raios radioativos. (IEN, 2016). 
A norma NBR 5419-3, 2015 define e rege o uso de pára-raios no Brasil, como 
parte do SPDA, mais especificamente do SPDA externo. 
Um ponto muito importante acerca do pára-raio é seu posicionamento. A norma 
brasileira determina regras para o posicionamento dos pára-raios, de acordo com a altura 
referenciada ao plano em que se deseja proteger. São passíveis de utilização apenas três 
métodos: 
Métodos aceitáveis a serem utilizados na determinação da posição do 
subsistema de captação incluem: a) método do ângulo de proteção; b) 
método da esfera rolante; c) método das malhas. (ABNT NBR 5419-3, 2015) 
O método do ângulo de proteção é o mais simples de todos, portanto aplicável 
apenas até uma determinada altura. Os outros dois são aplicáveis em todos os casos. 
 
 
25 
 
2.6 ATERRAMENTO ELÉTRICO 
Como exposto nos parágrafos anteriores, o pára-raio tem a função de captar a 
descarga atmosférica e então dissipar a corrente induzida pelo raio, isolando-a dos 
circuitos elétricos e estruturas protegidas. Esta corrente é dissipada no terra, ponto 
referencial de potencial igual a zero volt. 
Sendo assim, faz-se uso de um aterramento elétrico. A função de um 
aterramento elétrico, segundo Alexandre Capelli (2000), é: 
O aterramento elétrico tem três funções principais: a – Proteger o usuário do 
equipamento das descargas atmosféricas, através da viabilização de um 
caminho alternativo para a terra, de descargas atmosféricas. b – 
“Descarregar” cargas estáticas acumuladas nas carcaças de máquinas ou 
equipamentos para a terra. c – Facilitar o funcionamento dos dispositivos de 
proteção (fusíveis, disjuntores, etc.) através da corrente desviada para a 
terra. (Capelli, 2000) 
A função do aterramento elétrico é, em outras palavras, providenciar um 
caminho para correntes indesejadas. Para que isto se concretize, a resistência deste 
sistema deve ser a menor possível. 
Este sistema consistirá geralmente em um condutor elétrico, chamado de 
eletrodo, cravado no solo sob a estrutura que comporta o circuito elétrico que deseja-se 
aterrar, em conjunto com um cabo condutor que proverá caminho ao circuito elétrico, 
mas as características construtivas variam de acordo com algumas, para atingir a 
menor resistência possível. Na figura a seguir tem-se um exemplo de uma haste 
metálica de cobre, enterrada a qual está conectada por uma abraçadeira com um fio 
condutor, o qual será o considerado o terra. Neste esquema existem diversas hastes 
compondo uma malha de aterramento no solo. Na figura 6, um exemplo de haste de 
aterramento e cabo condutor horizontal. 
 
 
 
 
 
26 
 
FIGURA 6 - HASTE DE ATERRAMENTO E CABO CONDUTOR HORIZONTAL 
Fonte: EMPEC Serviços e Manutenção, 2016 
A resistência, inicialmente, emum momento onde ainda não se tem um 
aterramento elétrico, dependente das características do solo. A composição do solo, 
temperatura e umidade influenciam na resistividade do solo. Este valor é obtido com 
instrumentos e processos específicos, que serão descritos ao decorrer do trabalho. 
Um dado importante, na elaboração do projeto de aterramento, é o 
conhecimento das características do solo, principalmente da sua resistividade elétrica. 
Esta, além da importância para a engenharia elétrica, em termos de proteção e 
segurança, auxilia também em outras áreas (Kindermann,1995). 
Muitas vezes o solo não é homogeneo, e sim com diferentes camadas de 
minerais, o que faz com que a dissipação da corrente varie de acordo com sua 
estratificação. Na figura 7, temos um exemplo de uma corrente que escoa para o solo 
através de uma haste de aterramento e que finalmente encontra diferentes 
 
 
27 
resistividades a medida que entra e escoa no solo. Os semi-circulos pontilhados 
representam limites entre as zonas de equipotencialização. 
 
 
FIGURA 7 - TIPOS DE SOLO 
Fonte: Adaptado Kindermann, 1995 
 
Por fim, este sistema também dependerá das dimensões (área) da estrutura a 
ser protegida e do porte dos equipamentos. 
O projeto e construção de aterramentos elétricos, no Brasil, é orientado pelas 
normas ABNT NBR 5419-3, 2015, que trata das questões construtivas e técnicas, 
ABNT NBR 15749, 2009, que orienta a atividade de medição da resistividade e 
potenciais do solo em sistemas de aterramento, e pela norma ABNT NBR 7117, 2012, 
que orienta a determinação da resistividade e estratificação do solo. 
O sistema de aterramento mais robusto e completo é a malha de aterramento. 
Uma malha de aterramento consiste em um conjunto de condutores, horizontais ou 
verticais, que conectam hastes cravadas no solo, também horizontais ou verticais, de 
forma a cobrir toda a área desejada. Como disposto pela norma, o arranjo de uma 
malha de aterramento deve ser, na impossibilidade de utilizar as armaduras da 
fundação da estrutura, um condutor em anel externo e enterrado, ou elemento condutor 
interligando as armaduras descontínuas da fundação. 
A norma ABNT NBR 5419-3 (2015) é clara quanto à malha de aterramento em 
alguns aspectos: deve-se obter a menor resistência de aterramento possível, e o 
sistema de aterramento elétrico deve ser comum e adequada para todos os propósitos, 
ou seja: deve atender ao aterramento de equipamentos de sinal, do sistema de potência 
 
 
28 
e também do SPDA. Esta regra é importantíssima pois acerca o conceito de 
equipotencialização, que é uma das medidas preventivas contra o surto elétrico. 
 
2.6.1 ATERRAMENTO PARA SISTEMAS DE BAIXA TENSÃO 
Os sistemas de baixa tensão tem seus sistemas de aterramento regidos pela 
norma ABNT NBR 5410. Os possíveis tipos de sistema são diferenciados por suas 
conexões, e são identificados por um conjunto de letras, possuindo duas ou mais. 
A primeira letra especifica o tipo de alimentação em relação à terra, conforme 
relação abaixo: 
 
 T: um ponto diretamente aterrado; 
 I: isolação de todas as partes vivas em relação à terra ou aterramento de um 
ponto através de uma impedância. 
 
 A segunda letra identifica a conexão dos equipamentos em relação ao sistema 
de terra, conforme relação abaixo: 
 
 T : massas diretamente aterradas, independentemente do aterramento eventual 
de um ponto de alimentação; 
 N: massas ligadas diretamente ao ponto de alimentação aterrado (em corrente 
alternada, o ponto aterrado é normalmente o ponto neutro). 
 
É possível também complementar a informação adicionando uma terceira letra, 
que identifica se os equipamentos do sistema utilizam o neutro para aterramento ou 
não, conforme relação abaixo: 
 
 S: funções de neutro e de proteção asseguradas por condutores distintos; 
 C: funções de neutro e de proteção combinadas em um único condutor (condutor 
PEN). 
 
 
 
29 
Finalmente, as possíveis combinações de letras nos dão os 5 diferentes tipos 
de sistemas de aterramento para instalações de baixa tensão: TT, IT , TN-C-S, TN-C e 
TN-S. 
Na figura 8, estão exemplificados os diagramas elétricos de cada uma das 
conexões: 
 
 
FIGURA 8 – DIAGRAMAS ELÉTRICOS DEATERRAMENTO EM BAIXA TENSÃO 
Fonte: Wikiwand, 2012 
 
 
2.6.2 TRATAMENTO QUÍMICO 
Nos casos onde a resistividade inicial do solo é muito alta, existem duas 
alternativas para contornar a situação: 
 
 Adição de mais eletrodos na malha de aterramento; 
 Tratamento químico do solo. 
 
 
 
30 
Se todo o sistema já esta fisicamente definido e instalado, a única maneira 
diminuir sua resistência elétrica é alterar as características do solo, usando tratamento 
químico (Kindermann,1995). 
O tratamento de solo visa a diminuição de sua resistividade, consequentemente 
a diminuição da resistência de aterramento. Isto ocorre devidos termos uma interação 
melhor do sistema com o solo e oaumento de diâmetro do sistema de terra (Moreira, 
2016). 
Como o tratamento químico do solo é empregado na correção de aterramento 
existente, deve-se então, após a execução do memso, fazer sempre um 
acompanhamento com medições periódicas para analisar o efeito e a estabilidade do 
tratamento (Moreira, 2016). 
Um tratamento químico do solo pode ser feito com uso de diferentes compostos 
químicos, ou misturando o solo com outros tipos de solo, composições de argila e até 
sal. Cada solução terá uma eficiência e efeito dependendo de suas propriedades 
químicas, mas sempre deve-se levar em conta a vida útil do tratamento. Se possível, 
deve-se optar por um tratamento químico com vida útil igual ao do sistema de 
aterramento em questão. Na figura 9, está exemplificado o procedimento de tratamento 
quimico de solo, utilizando um produto específico 
Resumindo, o produto é despejado em um buraco na área onde se deseja 
reduzir a resistividade e diluído com água (para que o produto infiltre e se espalhe pelo 
solo). Finalmente, o buraco é tapado. 
 
 
 
31 
 
FIGURA 9 – EXEMPLO DE TRATAMENTO QUÍMICO DO SOLO 
Fonte: Adaptado Multiweld, 2000 
 
2.7 PDA 
Tendo entendimento do que se trata uma descarga atmosférica, dos possíveis 
danos decorrentes, e das ferramentas de prevenção, surge a definição de PDA. Em 
posse de um PDA completo e robusto, pode-se dizer que a estrutura e o circuito elétrico 
estão protegidos contra descargas atmosféricas e os efeitos associados a elas. 
O PDA é um conjunto de medidas práticas, ferramentas, sistemas e 
dispositivos, regido em território nacional pela norma ABNT NBR 5419. Este conjunto é 
subdividido em duas partes: o SPDA, sistema responsável por proteger o volume de 
proteção contra a descarga atmosférica propriamente dita, e o MPS, sistema 
responsável por proteger o volume de proteção contra os efeitos associados de uma 
descarga atmosférica. 
A norma ABNT NBR 5419 preconiza estes dois sistemas extensivamente, e 
portanto, é subdividida conforme a figura 10 abaixo: 
 
 
32 
 
 
FIGURA 10 – SUBDIVISÃO DA NORMA NBR 5419 
Fonte: ABNT NBR 5419-1, 2015 
 
2.7.1 SPDA 
Como já exposto, o conceito de SPDA tem como propósito principal proteger o 
volume de proteção do efeito primário da descarga atmosférica. Este conceito é tratado 
pela norma ABNT NBR 5419-3, 2015, onde os tipos de SPDAs são divididos em 
classes. A classe do SPDA é regida pelo nível de proteção, sendo estes quatro níveis 
diferentes e correspondidos por quatro classes diferentes. 
Isto está exposto na figura 11: 
 
 
33 
 
FIGURA 11 – TABELA DE RELAÇÃO ENTRE NÍVEIS DE PROTEÇÂO E CLASSES DE SPDA 
Fonte: ABNT NBR 5419-1, 2015 
 
 
2.7.2 GERENCIAMENTO DE RISCOS 
O que diferencia os níveis de proteção são os riscos, danos e perdas 
associados a eventualidade de uma carga atmosférica na estrutura referida. A norma 
ABNT NBR 5419-2, 2015, denominada Gerenciamento de risco, determina os passos e 
considerações a serem feitaspara se determinar o nível de proteção necessário para se 
proteger uma determinada estrutura ou circuito elétrico. 
A norma determina quatro fontes de danos, tipos de danos, tipos de perdas e 
componentes de risco. 
Segundo a norma ABNT NBR 5419-2 (2015), a corrente da descarga 
atmosférica é a principal fonte de dano. São quatro fontes de danos distintas pelo ponto 
de impacto: descargas atmosféricas na estrutura, perto da estrutura, na linha e perto da 
linha. 
Em seguida, determinam-se os tipos de danos. 
A descarga atmosférica pode causar danos dependendo das características 
da estrutura a ser protegida. Algumas das características mais importantes 
são: tipo de construção, conteúdos e aplicações, tipo de serviço e medidas 
de proteção existentes. (ABNT NBR 5419-2, 2015) 
Segundo a ABNT NBR 5419-2, 2015, os tipos de danos são: 
 
 ferimentos aos seres vivos por choque elétrico. 
 
 
34 
 danos físicos. 
 falhas de sistemas eletroeletrônicos. 
 
Após isso, são determinados os tipos de perdas: 
 
 perda de vida humana (incluindo ferimentos permanentes), 
 perda de serviço ao público, 
 perda de patrimônio cultural, 
 perda de valores econômicos (estrutura, conteúdo e perdas de 
atividades). 
 
Por fim, os riscos e componentes de risco. Estes são associados às perdas, e 
devem sempre ser avaliados em uma estrutura, são considerados riscos e 
componentes de risco: 
 
 risco de perda de serviço ao público; 
 risco de perda de valores econômicos; 
 risco de perda de vida humana (incluindo ferimentos permanentes); 
 risco de perda de patrimônio cultural; 
Cada risco é a soma dos seus componentes de risco . Ao calcular um risco, os 
componentes de risco podem ser agrupados de acordo com as fontes de 
danos e os tipos de danos. (ABNT NBR 5419-2, 2015) 
Uma vez determinados, pode-se iniciar o gerenciamento de risco. A norma 
ABNT NBR 5419-2 (2015) estipula o procedimento básico: em primeiro lugar, 
identificação da estrutura a ser protegida e suas caracteróisticas, então a identificação 
de todos os tipos de perdas na estrutura e os correspondentes riscos, avaliação do risco 
para cada tipo de perda, avaliação da necessidade de proteção por meio da 
comparação dos riscos calculados com os riscos toleráveis e então a avaliação da 
eficiência do custo da proteção pela comparação do custo total das perdas com ou sem 
as medidas de proteção. 
O risco tolerável, até então não citado, é um valor representativo e orientativo 
para que seja feita a comparação do valor de risco calculado, com a possível perda. 
 
 
35 
Segundo Sueta (2015), desenvolvedor do software Tupã, que realiza o cálculo 
do gerenciamento de risco de acordo com a norma, seguindo a orientação e 
determinações da mesma, o nível de proteção de uma torre de telecomunicação, alvo 
deste trabalho, será sempre o nível I, devido ao risco de interrupção do serviço ao 
público (associado ao serviço de telecomunicação prestado, normalmente de mais de 
uma operadora), risco de perda de valores econômicos (associados aos equipamentos 
e também aos valores monetários do serviço interrompido), e por vezes, risco confinado 
(em estações base transmissoras). 
 
2.7.3 INCIDÊNCIA DE RAIOS NO BRASIL 
A probabilidade do evento de uma descarga elétrica também é levada em conta 
no gerenciamento de risco. Seguindo a orientação da norma, este cálculo é realizado 
com as seguintes váriaveis: 
 
 Densidade de cargas atmosféricas para a terra; 
 Área de exposição equivalente da estrutura; 
 Fator de localização da estrutura. 
 
Segundo o ELAT (2016), pertencentes ao órgão governamental INPE, o Brasil 
é campeão mundial de descargas atmosféricas, sendo contados entre 50 e 100 
milhões de raios em território nacional por ano, somado ao fato de que, desde 2000 
até 2014, registra-se um total de 1790 mortes causadas por descargas atmosféricas, 
sendo 19% do total ocorrido dentro de residências. 
Na figura 12, temos a densidade de raios registrados disposta no mapa do 
Brasil, com uma faixa de 0,5 a um máximo de 19 descargas atmosféricas/km2/ano. 
 
 
36 
 
FIGURA 12 – GRÁFICO DE DENSIDADE DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NO BRASIL 
Fonte: ABNT NBR 5419-2, 2015 
 
Olhando o Paraná isoladamente, pode-se dispor um ranking dos municípios de 
acordo com a sua densidade de descargas atmosféricas por ano, disposto no quadro 1. O 
município de Foz do Iguaçu encabeça a lista, com uma densidade próxima a 15 descargas 
por quilômetro quadrado ao ano. 
 
 
37 
Municipio UF Densidade de descargas.Kmˉ².Anoˉ¹ Ranking
Foz do Iguaçu PR 14,93 1°
Capanema PR 14,42 2°
Santa Terezinha de Itaipu PR 14,29 3°
Umuarama PR 14,17 4°
Serranópolis do Iguaçu PR 13,9 5°
Santa Helena PR 13,86 6°
Planalto PR 13,7 7°
Xambrê PR 13,62 8°
Matelândia PR 13,54 9°
Alto Paraíso PR 13,53 10°
 
QUADRO 1 – RANKING DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NO PARANÁ, POR MUNICÍPIO 
Fonte: Adaptado ELAT, 2016 
 
2.7.4 SPDA EXTERNO 
O SPDA externo é a composição do pára-raio e do aterramento elétrico. É o 
caminho de baixa impedância para a corrente induzida pela descarga atmosférica 
direta. 
Segundo a norma ABNT NBR 5419-3 (2015), o SPDA externo pode incorporar 
partes da estrutura a ser protegida. No caso da torre de telecomunicação, a estrutura de 
aço galvanizado da torre pode servir tanto como caminho da corrente quanto como 
captor devido ao seu porte e geometria. 
Ainda no caso de torres de telecomunicação, em respeito ao posicionamento 
do captor, por ser classificado como um SPDA de classe I, a utilização do método do 
ângulo de proteção só é cabível quando a torre e o captor somam um total de, no 
máximo, vinte metros acima do plano de referência (área a ser protegida). 
 
 
38 
Em geral, estruturas metálicas de torres de telecomunicação localizadas em 
solo, por si só já excedem este valor. Já no caso de torres de telecomunicação 
localizadas em topo de edifícios isto não é sempre verdade: visto que em muitos casos, 
o edifício já põe a torre em um patamar elevado, a estrutura não é tão alta, 
possibilitando o posicionamento de um captor de acordo com o método do ângulo de 
proteção. 
Ademais, dada a geometria da torre de telecomunicação, considerada pela 
norma como geometria complexa, o método das malhas não é cabível. O método da 
esfera rolante, no entanto, pode ser aplicado em qualquer caso. 
A norma ABNT NBR 5419-3 (2015) também dita a necessidade de captores 
laterais para estruturas muito altas. Acima de sessenta metros de altura, a norma 
considera que descargas atmosféricas laterais são passíveis de ocorrência e portanto 
devem ser incluídas como risco, embora muito menos frequentes do que uma 
incidência direta no ponto mais alto da estrutura. 
Além do captor, o outro componente do pára-raio, o subsistema de descida, 
também tem regras importantes ditadas pela norma. Segundo a norma ABNT NBR 
5419-3 (2015), o subsistema de descida deve ser arranjado a fim de prover: 
 
 Diversos caminhos paralelos para a corrente elétrica; 
 O menor comprimento possível do caminho da corrente elétrica; 
 A equipotencialização com as partes condutoras de uma estrutura (...). 
 
Este subsistema de descida também é sub-dividido em duas categorias: isolado 
e não isolado, e de acordo com esta categoria, mais regras construtivas são impostas. 
 
2.7.5 SPDA INTERNO 
O SPDA interno, segundo a norma: 
É destinado a reduzir os riscos com centelhamentos perigosos dentro do 
volume de proteção criado pelo SPDA externo utilizando ligações 
equipotenciais ou distância de segurança (isolação elétrica) entre os 
componentes do SPDA externo e outros elementos eletricamente condutores 
internos à estrutura. (ABNT NBR 5419-3, 2015) 
 
 
39 
De um modo geral, no escopo de uma torre de telecomunicação, independente 
do ponto onde está situada, deve-se considerar como SPDA interno, além do conjunto 
de DPS, também os elementos que contribuem para a equipotencialização.2.8 DPS 
Uma vez que a estrutura e circuito elétrico estão devidamente protegidos pelo 
SPDA, assegura-se a proteção contra o raio. No entanto, esta proteção é apenas válida 
para uma incidência direta de raio na estrutura. Como já exposto, o raio incidindo 
diretamente ou indiretamente pode causar um surto elétrico no circuito, e o SPDA não 
garante a proteção contra este efeito. Nesta situação, entra em ação o DPS. 
Por definição da norma ABNT NBR 5419-3: 
Dispositivo destinado a limitar as sobretensões e desviar as correntes de surto. 
(ABNT NBR 5419-3, 2015) 
A norma ABNT NBR 5410 também preconiza o DPS e seus critérios de 
atuação, conexão, seleção, classe e posicionamento. 
Na situação de uma torre de telecomunicação, o DPS é elemento vital do 
SPDA interno devido à existência dos equipamentos de sinal. Os DPS também são 
parte do MPS. 
 
2.9 MPS 
O MPS é um sistema complementar ao SPDA, pois protegerá a estrutura ou 
circuito contra os possíveis surtos elétricos, sejam eles gerados por uma descarga 
atmosférica ou por outros incidentes como desbalanceamento de cargas. 
O MPS é preconizado pela norma ABNT NBR 5419-4, onde é regido pelo 
conceito de zonas de proteção contra raios. 
A proteção contra LEMP é baseada no conceito de zonas de proteção contra 
raios (ZPR): o volume contendo sistemas que devem ser protegidos deve ser 
dividido em ZPR. Estas zonas são teoricamente associadas à parte do 
espaço (ou de um sistema interno) onde a severidade do LEMP é 
compatível com a suportabilidade dos sistemas internos existentes. As 
sucessivas zonas são caracterizadas por significativas mudanças na 
 
 
40 
severidade no LEMP. A fronteira de uma ZPR é definida pelas medidas de 
proteção empregadas. (ABNT NBR 5419-4, 2015) 
O MPS é composto, de um modo geral, por conjuntos de DPS e blindagens 
espaciais. A norma determina algumas medidas básicas: 
 
 Aterramento: por dispersar a corrente indesejada; 
 Equipotencialização: como o próprio nome diz, previne surtos reduzindo 
as diferenças de potencial; 
 Blindagem magnética: atenuam campos magnéticos; 
 Roteamento de linhas: minimizam laços de indução; 
 Coordenação de DPS: minimiza o efeito de surtos internos e externos; 
 Interfaces isolantes: minimiza o efeito de surtos de linhas entrando em 
ZPR 
 
2.10 ZONAS DE PROTEÇÃO DE RAIO 
As zonas de proteçao de raio são divididas em ZPR 0a, ZPR 0b e ZPR 1, 2, (...) 
ZPR n, sendo ZPR n última subdivisão possível, onde a corrente pode ser limitada ao 
máximo possível – normalmente o ambiente onde encontram-se os equipamentos que 
deseja-se proteger. 
As zonas ZPR 0a e ZPR 0b são zonas externas, enquanto as ZPR 1, 2, (...), n 
são internas. A delimitação das zonas externas é regida pela norma ABNT NBR 5419-4. 
Segundo a norma: 
 
 ZPR 0a - zona onde a ameaça é devido à descarga atmosférica direta e 
a totalidade do campo eletromagnético gerado por esta descarga. Os 
sistemas internos podem estar sujeitos à totalidade da corrente de surto; 
 ZPR 0b - zona protegida contra as descargas atmosféricas diretas, mas 
onde a ameaça é causada pela totalidade do campo eletromagnético. 
Os sistemas internos podem estar sujeitos às correntes de surto 
parciais. 
 
 
 
41 
Uma análise é sepre cabível para se constatar quais zonas se encaixam 
devidamente como ZPR 0a e 0b. 
Os limites das zonas devem ser protegidos por blindagens eletromagnéticas 
e/ou DPS. É evidente, também, a importância da equipotencialização das ZPRs. 
Na figura 13,está exemplificada a divisão de ZPRs de uma edificação. Neste 
caso, a divisão de zonas internas foi até a iteração de número 3. É possível observar 
que os limites das zonas internas sempre englobam as zonas precedentes. 
 
 
FIGURA 13 – EXEMPLO DE DIVISÃO DE ZONAS DE PROTEÇÃO CONTRA RAIO 
Fonte: Hakel, 2016 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
42 
3 MATERIAL E MÉTODOS 
Após a formulação da idéia do trabalho, foi realizada a revisão bibliográfica. Esta 
teve como alvo, em primeira instância, o entendimento pleno do problema principal 
(descarga atmosférica) e suas consequências, e então o entendimento pleno da 
solução preventiva e mitigante (PDA), através de apostilas, livros, artigos publicados 
e outros trabalhos acadêmicos. Em seguida, foi realizado o estudo da norma que 
rege esta solução em território nacional, ou seja, quais as leis, regras e condições 
para que as atividades e sistemas estejam de acordo com o mínimo aceitável. 
Também foi realizada uma busca por bibliografia adicional relacionada aos tópicos 
estudados e abordados no trabalho, de forma a agregar o valor e informação já 
buscado e estudado por outrem. 
Na sequência, foi determinado a forma com que a análise seria feita e que 
dados seriam comparados. Visto que o objetivo principal do trabalho é comparativo, 
a análise deve ser comparativa. A análise busca entender se os casos estudados 
estão de acordo com o padrão estipulado para garantir a segurança e adequação, 
além de refletir complementarmente sobre a norma e a situação dos casos. 
 Os critérios da análise são apenas dois: 
 
 Atendimento da norma regente mais atualizada: critério para que se 
coloque a solução de PDA em condição válida e segura; 
 Análise crítica dos autores e profissionais relacionados: critério 
adicional como ponto reflexivo de aprendizado e desenvolimento. 
 
A seleção dos dados a serem comparados foi determinada pelo que é 
exequível e factível. A boa avaliação de um PDA, como já exposto acima, depende 
principalmente do atendimento da norma, porém alguns pontos e critérios só podem 
ser constatados através de inspeção visual, enquanto outros devem ser medidos. 
São eles: 
 
 Inspeção visual do PDA, avaliando existência do mesmo e de todas 
as medidas exigidas pela norma, estado de manutenção e atividade 
dos equipamentos e métodos aplicados. 
 
 
43 
 Medição da resistividade da malha de aterramento, para verificação 
de que o valor é suficientemente baixo e constatação do aterramento 
como adequado; 
 Medição da resistividade dos possíveis caminhos da corrente induzida 
pela descarga elétrica, ou seja, nas estruturas do volume de proteção, 
na estrutura da torre, nos racks de equipamentos e eletrocalhas, para 
constatação da equipotencialização do ambiente e do circuito em 
geral. 
 
Em seguida, foram determinados os elementos a serem comparados, ou 
seja, as torres a serem comparadas. Os requisitos mínimos eram: 
 
 Atender a especificação de localidade e situação: pelo menos uma 
em solo, e uma no topo de edificação; 
 Acesso irrestrito ao local, estrutura metálica da torre e equipamentos: 
para possibilitar a realização de inspeção visual técnica e medição. 
 
Também foi proposta uma simulação em software da solução de 
aterramento. O objetivo era verificar a equipotencialização da malha para confirmar 
mais uma vez a adequação da mesma. O software foi sugerido pelo professor 
orientador M.Sc. Mateus Duarte Teixeira e disponibilizado pelo instituto Lactec. 
Na sequência, em posse dos resultados obtidos no trabalho em campo e na 
simulação, foi realizada uma análise comparativa dos casos, no intuito de buscar o 
esclarecimento das diferenças entre os casos, ou seja, quais os impactos técnicos 
para o atendimento da norma, e também no intuito de buscar o entendimento da 
situação atual de ambos os casos, dadas as diferenças já apontadas. Também foi 
realizada uma avaliação e proposta de melhorias para ambos os casos. 
Finalmente, foi realizado o fechamento do trabalho com a conclusão dos 
resultados, e uma reflexão quanto aos pontos fracos e pontos fortes do trabalho, 
identificando o que poderia ter sido feito diferentemente, quais ferramentas eram 
necessárias e não estavam disponíveis, quais riscos foram evitados e como, 
resultando em um relatório de lições aprendidas. 
 
 
44 
A sequência de atividades realizadas neste trabalho pode ser melhor 
observada no fluxogramaabaixo. 
 
Definição do tema e idéia do trabalho
Estudo do problema (descarga atmosférica)
Estudo da solução (PDA)
Estudo da norma regulamentativa
Busca por bibliografica adicional
Determinação da forma de análise
Determinação dos dados a serem comparados
Determinação das torres a serem estudadas
Simulação
Análise e comparação de resultados
Conclusão e lições aprendidas
 
 
FIGURA 14 – FLUXOGRAMA DAS ATIVIDADES REALIZADAS 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
45 
4 DESENVOLVIMENTO 
4.1 ATIVIDADES EM CAMPO 
4.1.1 ESCOLHA DAS TORRES 
Para a realização das atividades em campo propostas, foi necessário 
determinar as torres a serem visitadas – pelo menos uma localizada em solo, e pelo 
menos uma posicionada em topo de edificação. 
Duas torres foram prontamente identificadas e o acesso foi disponibilizado 
pela empresa de telecomunicações responsável. São elas: 
 
 A primeira torre, localizada nas proximidades da divisa do município 
de Colombo e de Campina Grande do Sul, em um terreno particular, 
com a estrutura metálica da torre construída no nível do solo; 
 A segunda torre, localizada no bairro Bigorrilho, em Curitiba, com a 
estrutura metálica da torre construída em topo de edificação. 
 
4.1.2 VISITA TÉCNICA NA TORRE DE COLOMBO 
A torre de Colombo é uma torre de aço galvanizado, de 42 metros de altura, 
situada em um piso de concreto. A torre é de fácil acesso, sem obstruções naturais. 
A base da torre é triangular, sendo um triângulo equilátero com lados de 2,4 metros 
cada. A dimensão do lado no topo da torre é reduzida para 0,6 metros. Em volta da 
base, o solo foi coberto por brita. Na figura 15, uma vista da torre. 
 
 
46 
 
FIGURA 15 – TORRE DE COLOMBO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
Ao lado da torre, existe uma pequena casa de 2 cômodos: um banheiro e 
uma sala. A sala comporta, além de entulho, o rack de equipamentos, ligados em 
uma tomada simples padrão brasileiro (três pinos). O rack possui uma pequena 
barra de aterramento própria. 
 
 
47 
Os equipamento do rack estão conectados às antenas posicionadas na torre 
através de uma eletrocalha, de comprimento de 5 metros, a uma altura de 2 metros 
do chão. Abaixo, na figura 16, uma vista da calha. 
 
 
FIGURA 16 – VISTA DA CALHA 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
Foi constatado por inspeção visual que o SPDA externo da torre não é 
conectado à estrutura metálica da mesma. O captor é posicionado no topo da torre e 
então conectado a um cabo de descida, que é fixado em toda sua descida por 
 
 
48 
braçadeiras, de 2 em 2 metros, e então cravado na terra por uma haste. Entretanto, 
o captor é fixado na torre por um suporte que não o isola da estrutura. Desta forma, 
na incidência de uma descarga atmosférica, uma parcela da corrente percorrerá a 
estrutura da torre. 
Também foi constatado por inspeção visual que o aterramento da torre é 
composto apenas por três hastes verticais, encravadas na terra, atravessando uma 
camada de pedra brita, uma próxima a cada pé da torre, formando também um 
triângulo equilátero entre si, e conectadas umas as outras por um cabo de aço. 
A haste está parcialmente descoberta, bem como o cabo de aço. Isto está 
em desacordo com a norma ABNT NBR 5419 mais atualizada (...) 
 
4.1.3 MEDIÇÃO DA RESISTIVIDADE DO ATERRAMENTO 
Primeiramente, foi verificada a resistividade do aterramento. O método 
utilizado foi o método da queda de potencial conforme norma ABNT NBR 15749 
(2009). 
O equipamento utilizado foi o Kit “AEMC GroundFlex Field Kit”, da empresa 
canadense AEMC Instruments, conforme figura 17. 
 
 
49 
 
FIGURA 17 – AEMC GROUNDFLEX FIELD KIT 
Fonte: AEMC, 2015 
 
A medição foi realizada utilizando as seguintes funções do kit: 
 
 Resistance Measurement 4-poles Sweep: mede a resistência do 
aterramento através do método de queda de potência, variando a 
frequência em 15 valores específicos, de 41 Hz a 5078 Hz. Este 
método é interessante pois a frequência da corrente induzida por uma 
descarga atmosférica é alta do ponto de vista do circuito. Esta 
resistência será chamada de R 4 pólos; 
 Resistance Measurement GroundFlex Sweep: idem ao Resistance 
Measurement 4-poles Sweep, no entanto, leva em conta os 3 pés da 
 
 
50 
estrutura da torre como caminhos em paralelo para o escoamento da 
corrente. Esta resistência será chamada de R GroundFlex; 
 R “pass”: é a resistência passiva do aterramento, medida na 
frequência normal do sistema (60Hz). Esta resistência será chamada 
de R pass. 
 
Para utilizar as funções do kit, foram seguidos os passos abaixo: 
 
1) Posicionamento dos sensores GroundFlex: também conhecidos como 
bobina de Rogowski, um sensor é posicionado em cada pé da torre. Os 
sensores são basicamente cabos enrolados em volta da torre, como uma 
bobina. Ao injetar a corrente na estrutura da torre, será induzida uma 
segunda corrente na “bobina” ao redor dos pés da torre, pela lei de 
Faraday-Neumann-Lenz, fazendo-se possível medir a resistência vista 
pelo pé da torre. A sensibilidade dos sensores é de 50 microVolts por 
ampér por volta. A bobina foi feita com 4 voltas e o módulo do kit foi 
configuado para esta condição. Os sensores foram então conectados ao 
módulo do kit. Na figura 18 e 19, mostra-se o posicionamento dos 
sensores GroundFlex e as conexões dos sensores no módulo do kit, 
respectivamente. 
 
 
 
51 
 
FIGURA 18 – POSICIONAMENTO DOS SENSORES GROUNDFLEX 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
FIGURA 19 – CONEXÃO DOS SENSORES NO MÓDULO DO KIT 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
 
52 
2) Posicionamento dos eletrodos: o eletrodo de retorno da corrente foi 
posicionado a 150 metros de distância da torre, e o eletrodo do polo 
negativo da tensão foi posicionado inicialmente a 91 metros de distância 
da torre. As distâncias percorridas pelos eletrodos formam um ângulo de 
90º entre si; 
 
3) Posicionamento dos pontos de injeção de corrente e pólo positivo da 
tensão: estes dois pontos foram variados entre um ponto na estrutura 
metálica da torre e uma das hastes do aterramento durante toda a 
medição. Isto foi feito para verificar se há equipotencialização entre a 
estrutura da torre e a descida do SPDA externo. Na figura 20 e 21, 
mostra-se o posicionamento do ponto de injeção de corrente; 
 
 
FIGURA 20 – POSICIONAMENTO DO PONTO DE INJEÇÃO DE CORRENTE NA TORRE 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
53 
 
 
 
 
 
FIGURA 21 – POSICIONAMENTO DO PONTO DE INJEÇÃO DE CORRENTE NA HASTE DE 
ATERRAMENTO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
4) Verificação das condições iniciais do sistema: foi medido através do kit a 
corrente já existente no sistema: uma corrente de 32 miliampéres. O 
cabo de 5 metros utilizado para a conexão dos terminais teve sua 
resistência medida, e o valor foi de 0,697 ohms; 
 
5) Realização das medições: para cada medida de distância, foi medido a 
resistência com as funções “R 4 pólos” e a função “R GroundFlex”, 
ambas realizando a varredura de frequência, e então o “R pass”; 
 
 
54 
Os dados obtidos estão dispostos nas tabelas 1, 2 e 3: 
 
R 4 polos “Torre” - Resistências (Ω) 
Frequencia 
Hz 
4 
Metros 
7 
Metros 
17 
Metros 
39 
Metros 
47 
Metros 
67 
Metros 
76 
Metros 
91 
Metros 
41,1 0,676 0,851 0,961 0,992 0,997 0,999 1,006 1,007 
73,2 0,673 0,848 0,957 0,988 0,993 0,996 1,002 1,003 
128,1 0,67 0,844 0,954 0,984 0,99 1,003451 0,998 1 
292,9 0,665 0,838 0,947 0,977 0,984 0,99 0,992 0,993 
585,9 0,662 0,834 0,943 0,975 0,981 0,987 0,991 0,992 
634,7 0,662 0,835 0,943 0,975 0,981 0,988 0,991 0,993 
1269,5 0,66 0,832 0,941 0,975 0,981 0,99 0,991 0,995 
2050,7 0,658 0,83 0,94 0,975 0,982 0,99 0,994 0,997 
2539 0,658 0,83 0,94 0,977 0,984 0,992 0,997 1 
3125 0,657 0,829 0,94 0,977 0,985 0,994 0,999 1,003 
3515,6 0,657 0,829 0,94 0,978 0,986 0,995 1 1,004 
4101,5 0,656 0,829 0,94 0,98 0,988 0,997 1,003 1,007 
4687,5 0,657 0,828 0,941 0,981 0,99 1 1,005 1,012 
5078,1 0,658 0,831 0,9430,986 0,992 1,003 1,009 1,012 
 
TABELA 1 – R 4 POLOS COM INJEÇÃO NA TORRE 
Fonte: Os autores, 2016 
 
R GroundFlex - Resistências (Ω) 
Frequencia 
Hz 
4 
Metros 
7 
Metros 
17 
Metros 
39 
Metros 
47 
Metros 
67 
Metros 
76 
Metros 
91 
Metros 
41,1 1,792 2,253 2,528 2,609 2,662 2,684 2,693 2,645 
73,2 1,835 2,306 2,591 2,685 2,765 2,784 2,796 2,713 
128,1 1,829 2,313 2,617 2,71 2,834 2,825 2,885 2,722 
292,9 1,725 2,171 2,461 2,566 2,665 2,676 2,742 2,553 
585,9 1,636 2,074 2,347 2,43 2,559 2,592 2,687 2,438 
634,7 1,638 2,058 2,346 2,434 2,585 2,593 2,531 2,438 
1269,5 1,597 2,009 2,3 2,38 2,541 2,547 2,505 2,389 
2050,7 1,563 1,965 2,267 2,348 2,534 2,54 2,478 2,33 
2539 1,555 1,95 2,25 2,34 2,51 2,53 2,472 2,317 
3125 1,536 1,943 2,222 2,311 2,442 2,522 2,428 2,327 
3515,6 1,534 1,909 2,203 2,3 2,49 2,511 2,475 2,356 
4101,5 1,54 1,91 2,196 2,319 2,465 2,485 2,358 2,297 
4687,5 1,478 1,902 2,206 2,293 2,497 2,498 2,428 2,278 
5078,1 1,494 1,892 2,175 2,249 2,491 2,464 2,421 2,38 
 
TABELA 2 – R GROUNDFLEX COM INJEÇÃO NA TORRE 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
55 
 
R 4 polos “Haste” - Resistências (Ω) 
Frequencia 
Hz 
04 
Metros 
07 
Metros 
17 
Metros 
39 
Metros 
47 
Metros 
67 
Metros 
76 
Metros 
91 
Metros 
41,1 5,829 6,18 6,327 6,359 6,362 6,366 6,365 6,366 
73,2 5,751 6,101 6,246 6,278 6,281 6,285 6,284 6,284 
128,1 5,676 6,025 6,169 6,201 6,205 6,208 6,208 6,208 
292,9 5,544 5,892 6,034 6,068 6,07 6,073 6,074 6,071 
585,9 5,433 5,779 5,921 5,955 5,959 5,961 5,961 5,96 
634,7 5,42 5,769 5,911 5,945 5,949 5,952 5,952 5,952 
1269,5 5,303 5,65 5,792 5,829 5,833 5,837 5,838 5,838 
2050,7 5,215 5,561 5,703 5,742 5,747 5,751 5,752 5,753 
2539 5,179 5,527 5,669 5,709 5,715 5,719 5,721 5,722 
3125 5,14 5,487 5,63 5,671 5,677 5,682 5,684 5,685 
3515,6 5,123 5,465 5,608 5,649 5,656 5,66 5,663 5,664 
4101,5 5,096 5,437 5,585 5,622 5,629 5,634 5,636 5,638 
4687,5 5,072 5,418 5,563 5,599 5,605 5,61 5,613 5,615 
5078,1 5,063 5,41 5,554 5,591 5,598 5,604 5,605 5,609 
 
TABELA 1 –R 4 POLOS COM INJEÇÃO NA HASTE DE ATERRAMENTO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
Para identificar a região de patamar, foram gerados gráficos com os dados 
das tabelas 1, 2 e 3. São as figuras 22 a 24. O eixo X é a distância do ponto de 
injeção de corrente até o eletrodo de medição da tensão (em metros), e o eixo Y é a 
resistência encontrada. Para melhor visualização, os gráficos foram gerados apenas 
para três frequências: 41, 2539 e 5078 Hertz. 
Verifica-se que a região de patamar é atingida para todos os casos 
rapidamente, atendendo o quesito da constância (não variando acima de 10% do 
total, para baixo ou para cima). 
 
 
 
 
56 
 
FIGURA 22 – GRÁFICO DE R 4 POLOS COM INJEÇÃO NA TORRE 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
FIGURA 23 – GRÁFICO DE R GROUNDFLEX 
Fonte: Os autores, 2016 
 
R(Ω) 
R(Ω) 
Distância(m) 
Distância(m) 
 
 
57 
 
FIGURA 24 – GRÁFICO DE R 4 POLOS COM INJEÇÃO NA HASTE 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
4.1.4 MEDIÇÃO DA EQUIPOTENCIALIZAÇÃO DA ESTRUTURA DA TORRE DE 
COLOMBO 
Em seguida, foi feita a medição da resistência em diferentes pontos da 
estrutura, para verificação da equipotencialização. Foi utilizada a função de medida 
de 4 pólos, com a varredura de frequência. 
Foram escolhidos 7 pontos diferentes: 
1) Início da canaleta, próximo à torre; 
2) Meio da canaleta (1/3 de distância total); 
3) Meio da canaleta (2/3 de distância total); 
4) Fim da canaleta, próximo à casa de equipamentos; 
5) Cabo de aço (parcela exposta da malha de aterramento); 
6) Descida do pára-raio (altura de 1,5 metros do chão); 
7) Barra de aterramento do rack de equipamentos. 
 
Nas figuras 25 a 27, imagens dos pontos de medição para a verificação da 
equipotencialização. 
 
R(Ω) 
Distância(m) 
 
 
58 
 
FIGURA 25 – MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA NA DESCIDA DO PARA-RAIO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
FIGURA 26 – MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA NO INÍCIO DA CANALETA 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
59 
 
FIGURA 27 – MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA NO MEIO DA CANALETA (2/3 DE DISTÂNCIA TOTAL) 
Fonte: Os autores, 2016 
 
Os dados obtidos estão dispostos na tabela 4 a seguir. 
 
Ligação 1 Ligação 2 Resistência 4 polos ( ) 
Estrutura da torre Começo da eletrocalha 1,029 
Estrutura da torre Meio da eletrocalha (1/3) 1,049 
Estrutura da torre Meio da eletrocalha (2/3) 1,087 
Estrutura da torre Fim da eletrocalha 1,121 
Estrutura da torre Haste da malha de aterramento 5,609 
Estrutura da torre Barra de terra equipamentos 2,251 
Estrutura da torre Descida do para-raios 5,655 
 
TABELA 4 –RESISTÊNCIAS ENTRE ESTRUTURA DA TORRE E OUTROS PONTOS 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
60 
4.1.5 RESULTADOS DA TORRE DE COLOMBO 
Da inspeção visual, pode-se tirar algumas conclusões. O primeiro ponto a 
ser notado é o fato do SPDA externo estar isolado da torre, mas fisicamente, há uma 
conexão entre o captor e a estrutura metálica da torre. Desta forma, no caso da 
interceptação de uma descarga atmosférica, uma parcela da corrente certamente 
escoará através da estrutura da torre. 
Comparando os valores de R 4 pólos obtido pela injeção de corrente na 
haste de aterramento com o valor obtido pela injeção de corrente na descida do 
pára-raio, pode-se concluir que o SPDA está equipotencializado visto que os valores 
são similares, na ordem de 5 ohms. 
No entanto, os valores de R GroundFlex são em torno de 50% menores, na 
ordem de 2 ohms. Isto leva a conclusão de que a resistência oferecida pela estrutura 
da torre para o escoamento de uma corrente induzida por uma eventual descarga 
atmosférica é menor do que a do SPDA externo, portanto, a maior parcela da 
corrente escoará pela estrutura da torre. 
Neste caso, o fato do SPDA externo ter sido projetado isoladamente não 
está adequado. 
Além disso, a malha de aterramento não atende o requisito da norma ABNT 
NBR 5419 (2015), em respeito ao 
 
4.1.6 VISITA TÉCNICA NA TORRE EM EDIFICAÇÃO 
A torre em edificação, localizada no bairro Bigorrilho, está em um dos 
patamares de altura mais elevados de Curitiba, a 946 metros acima do nível do mar, 
e em torno de 100 metros de altura acima do nível do solo. O acesso às estruturas 
metálicas é feito pelo elevador, no quadrigésimo primeiro andar. 
Na cobertura, temos acesso à sala de equipamentos (quadrigésimo primeiro 
andar), e então, por uma escada, acessamos o topo do edifício, onde está situada a 
estrutura metálica. Esta área é compartilhada com duas outras torres e outros 8 
suportes para antenas adicionais, de operadoras variadas. 
Para melhor compreensão da situação, o lay-out do topo do edifício foi 
esboçado. As torres de propriedade da empresa de telecomunicação que concedeu 
 
 
61 
o acesso aos autores estão representadas como um triângulo e serão chamadas de 
“t1” e “t2”. A torre central e principal, propriedade de operadora terceira 
desconhecida, foi representada como um retângulo. As eletrocalhas estão 
representadas em hachurado. Uma das eletrocalhas conduz os cabos da torre da 
operadora terceira (portanto conectada à esta), enquanto a eletrocalha da empresa 
operadora concedente está próxima às respectivas torres.Este esboço está ilustrado 
na figura 28. 
 
FIGURA 28 – LAY-OUT DO TOPO DO EDIFÍCIO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
No chão da cobertura, duas eletrocalhas conduzem os cabos para o 
quadrigésimo primeiro andar, para a sala de equipamentos. Uma da torre 
disponibilizada para o trabalho, e outra que conduz os cabos de uma torre de outra 
empresa operadora distinta. 
 
 
62 
Ainda na cobertura, nota-se a existência de vários captores do tipo Franklin. 
Um em cada estrutura metálica e outros 3 distribuídos nos suportes para antena. 
No quadrigésimo primeiro andar, dois pára-raios Franklin estão posicionados 
nas extremidades opostas do edifício. Ainda neste andar, nota-se também a 
existência de um sistema de pára-raios de Melsens. Pequenas hastes de 
aproximadamente50 centímetros são posicionadas no perímetro do edifício, com 2 
metros de distância entre cada uma, e interligadas por um cabo de aço. Na figura 29, 
uma imagem de um captor adicional e a malha do sistema de Melsens. 
 
 
FIGURA 29 – CAPTOR ADICIONAL E MALHA DO SISTEMA DE MELSENS 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
 
63 
Todos os pára-raios do topo do edifício tem descidas de cabo que estão 
conectadas com uma barra. Esta, por sua vez, está conectada ao sistema de cabo 
de Melsens, que então possui duas descidas para o solo. 
Nota-se também uma grande desorganização de cabos, onde muitos deles 
formam “bobinas” devido ao enrolamento. Além disso, a barra de interligação das 
descidas dos pára-raios do topo do edifício está mal fixada, de forma a tocar a 
eletrocalha principal. O cabo de descida do SPDA externo também toca as 
eletrocalhas novamente em outros pontos, devido à desorganização. 
Neste caso, como o aterramento do edifício não pode ser acessado, a 
medição da resistividade do mesmo não pôde ser realizada. 
 
4.1.7 MEDIÇÃO DA EQUIPOTENCIALIZAÇÂO DA ESTRUTURA DA TORRE EM 
EDIFICAÇÃO 
Para esta medição, foi utilizado o método da medida de resistividade em 
loop. Nesta etapa, foram utilizados cabos de 5 e 50 metros, de acordo com a 
necessidade. O cabo tem seus terminais ligados nos pontos onde deseja-se verificar 
a resistividade do caminho, e com o auxílio de um terrômetro alicate digital. 
O terrômetro alicate digital funciona também pelo princípio da lei de Faraday-
Neumann-Lenz, possuindo duas bobinas, uma para a indução de corrente, e a outra 
para a verificação da tensão induzida. 
Na figura 30, podemos ver um esquemático da aplicação. A corrente é 
induzida no circuito fechado, e a tensão resultante é medida nos “terminais” fictícios. 
Sabendo o valor da corrente e da tensão resultante, pode-se medir a resistência. 
 
 
 
64 
 
Figura 30 – ESQUEMÁTICO DO TERRÔMETRO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
A corrente induzida é na faixa de 3kHz. Abaixo, na figura 31, pode-ver uma 
imagem da aplicação do alicate terrômetro. 
 
 
FIGURA 31 – APLICAÇÃO DO ALICATE TERRÔMETRO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
 
65 
No primeiro momento foi utilizado um cabo de 5 metros, o qual ao se fazer uma 
malha com o mesmo, fechando um loop e medir a sua resistência, assim se obteve 
um valor: 
 
Onde: 
 
 Resistencia interna do Cabo de 5 metros; 
Sabendo a resistência intrínseca do cabo, é possível calcular a resistência 
vista de um ponto até o outro no qual se deseja saber se existe equipotencialização, 
fechando uma malha utilizando o cabo referenciado acima, sendo que a 
equipotencialização irá existir se a resistência da malha fechada não for infinita, 
sendo mais equipotencial quando a resistência tender a zero, logo a partir da 
seguinte equação: 
 
 
 
Onde: 
 
 Resistencia da malha; 
 Resistencia medida pelo alicate terrômetro; 
Por este processo consegue-se medir se existe alguma equipotencialização 
entre diversos pontos, como por exemplo, entre a torre e os ambientes externos e 
internos. A figura 32 é uma fotografia da medição utilizando a estrutura da torre e a 
eletrocalha. Estão circulados em vermelho as extremidades do cabo de 5 metros 
utilizado para fechar a malha para o ensaio. 
 
 
66 
 
FIGURA 32 – FECHAMENTO DO LOOP ENTRE A CALHA E A TORRE PARA ENSAIO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
A tabela 5 abaixo lista as resistências encontradas fechando-se o loop em 
diversos pontos distintos, referenciados à estrutura das torres examinadas. 
 
 
 
 
 
67 
Estrutura da torre “t1” Eletrocalha da torre “t1” 719 < 20
Cabo de descida do para-
raios da torre “t1”
Eletrocalha da torre “t1” 445 <20
Eletrocalha da torre “t1” Calha da torre “t3” 1.8 <20
Cabo de descida do para-
raios da torre “t1”
Cabo estrutural da torre 234 <20
Cabo de descida do para-
raios da torre
Eletrocalha 840 <20
Cabo de descida do para-
raios da torre
Cabo estrutural (mecânico) da torre vizinha 1,9 <20
Cabo de descida do para-
raios da torre
Cabo de descida do para-raios da torre vizinha 1,0 <20
Resistência (Ω) Referência (Ω)Ligação 1 Ligação 2
 
TABELA 5 – RESISTÊNCIAS ENTRE PONTOS DO TOPO DO EDIFÍCIO 
Fonte: Os autores, 2016 
 
Analisando os dados obtidos seguindo as medições acima, temos que muitas 
vezes a estrutura de concreto armado provê um caminho para o escoamento da 
corrente induzida pela descarga atmosférica. Isto incorreria na elevação a tensão de 
referência de todos os equipamentos e estruturas no local. 
Após esta etapa, foi realizada a mesma análise nos equipamentos com o rack 
pertencentes a sala de estação rádio base. Com um cabo de maior comprimento, foi 
possível fechar o loop entre pontos no topo do edifício e pontos na sala onde os 
equipamentos da estação radio-base. 
Antes de iniciar qualquer medição foi necessário verificar a resistência 
intrínseca do cabo. Para isso, as duas extremidades foram conectadas uma na 
outra, fechando um loop utilizando a totalidade do cabo. Para evitar erros na 
medição, o cabo foi estendido em sua totalidade, sem enrolamentos (bobinamentos). 
O valor obtido foi: 
 
Onde: 
 Resistência interna do cabo com 50 metros; 
 
 
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Deduzindo este valor das medições na sala de equipamentos, foram obtidos 
os valores conforme tabela 6: 
 
Estrutura da 
torre “t1”
Barra de terra da sala dos equipamentos 2,4 < 20
Estrutura da 
torre “t1”
Corrimão da escada de acesso ao topo do edifício 2,0 <20
Estrutura da 
torre “t1”
Rack dos equipamentos 2.8 <20
Ligação 1 Ligação 2 Resistência (Ω) Referência (Ω)
 
TABELA 6 – RESISTÊNCIAS ENTRE T1 E PONTOS DA SALA DE EQUIPAMENTOS 
Fonte: Os autores, 2016 
 
Percebe-se que todas as estruturas encontram-se no mesmo potencial 
elétrico, e que na eventualidade de uma descarga atmosférica, a tensão de todos os 
pontos se elevarão igualmente, incluindo até o corrimão da escada. 
 
4.1.8 RESULTADOS DA TORRE EM EDIFICAÇÃO 
Nota-se inicialmente, pela análise técnica, que o SPDA foi instalado de 
forma a isolá-lo das estruturas e equipamentos. Com os dados da análise de 
equipotencialização das estruturas no topo do edifício, que vários pontos não estão 
equipotencializados. O sistema SPDA fecha caminhos para a corrente com as 
estruturas em valores na casa de 400 ohms a 800 ohms. 
Isto é um problema, pois quando um dos captores interceptar a descarga 
atmosférica, a corrente percorrerá por todos os caminhos possíveis mas elevará o 
potencial de cada ponto a patamares diferentes, incorrendo em um surto elétrico. No 
caso, possivelmente danificando as estruturas metálicas e calhas, queimando os 
cabos dos equipamentos ou até rompendo o concreto armado. 
Ademais, a estrutura da torre está conectada a uma barra de aterramento 
comum com a sala de equipamentos. Presume-se que isto foi feito no intuito de 
equipotencializar as duas zonas, o que é um ponto positivo e importante, no entanto, 
não se sabe a condição do neutro em que os equipamentos estão ligados. Se este 
 
 
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neutro não estiver devidamente conectado e equipotencializado com a barra 
principal de aterramento, ou seja, no potencial zero da malha de aterramento do 
prédio, a corrente induzida certamente será conduzida através da estrutura da torre 
para os equipamentos e então por todos os andares, danificando eletrodomésticos e 
pertences de outrém. 
Por fim, não há blindagem eletromagnética ou DPS aparente, o que leva a 
conclusão de que não há projeto de MPS presente. 
Nota-se também que, por se tratar de um prédio muito antigo, a construção e 
ampliação dos sistemas de telecomunicação lá presentes foi feita sem levar o PDA 
em consideração. A única medida tomada foi a interligação das descidas de pára-
raios. 
 
4.2.9 SIMULAÇÃO 
De forma a aprofundar a análise, foi proposta a simulação dos sistemas de 
aterramento. No caso, o sistema de aterramento da torre de Colombo. 
Como já exposto anteriormente, o sistema