WILLIAM TEIXEIRA - Final

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William Maia Teixeira
IMPORTÂNCIA DE SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS
ATMOSFÉRICAS (SPDA)
São João del-Rei
2023
William Maia Teixeira
Importância do sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA)
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
à Faculdade Digital Descomplica, como parte
dos requisitos necessários à obtenção do grau
de pós-graduado em engenharia de segurança
do trabalho.
São João del-Rei
2023
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, por ser meu ponto de equilíbrio nos
momentos de dificuldade.
Gostaria de agradecer aos professores da Faculdade Descomplica, por sua
distinta orientação, que tiveram grande paciência e compreensão durante toda a
construção desde trabalho.
Agradeço a minha esposa Natalia e também ao meu irmão Lincoln, vocês são
meu amor incondicional. Aos meus amigos e familiares pelo apoio e incentivo
durante toda essa jornada de muita luta. Aos meus colegas de trabalho da DEODE,
VOLGA e FIEMG.
A todas aquelas pessoas que, de alguma forma, influenciaram e contribuíram
para minha formação, para o meu crescimento pessoal e profissional, o meu muito
obrigado.
RESUMO
Os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) são projetados para
minimizar os efeitos das descargas elétricas atmosféricas (raios) em estruturas,
equipamentos e pessoas, oferecendo um caminho seguro para a corrente elétrica do
raio chegar à terra. O raio é um fenômeno natural que ocorre em todo o mundo, e
pode causar danos irreparáveis, além de colocar em risco a segurança das pessoas.
A norma ABNT NBR 5419 de 2015 estabelece os critérios técnicos para o projeto,
instalação e manutenção de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas. A
avaliação técnica de uma estrutura predial para a instalação de um SPDA é um
processo que envolve a análise de diversos parâmetros, tais como. Avaliação
técnica da estrutura predial em estruturas deve considerar a área de risco, o método
de proteção mais adequado, o dimensionamento dos componentes e a elaboração
de um projeto e instalação de qualidade, seguindo as normas da ABNT NBR 5419.
Dessa forma, é possível garantir a segurança de equipamentos e principalmente
pessoas contra os riscos de raios.
Palavras-chave: Proteção, SPDA, Descargas atmosféricas, NBR 5419.
ABSTRACT
Lightning protection systems (SPDA) are designed to minimize the effects of
atmospheric electrical discharges (lightning) on ​ ​ structures, equipment and
people, providing a safe path for the electrical current from lightning to reach the
ground. Lightning is a natural phenomenon that occurs all over the world, and can
cause irreparable damage, in addition to putting people's safety at risk. ABNT NBR
5419 of 2015 establishes the technical criteria for the design, installation and
maintenance of lightning protection systems. The technical evaluation of a building
structure for the installation of an LPS is a process that involves the analysis of
several parameters, such as. Technical evaluation of the building structure in
structures should consider the risk area, the most appropriate protection method, the
dimensioning of the components and the elaboration of a quality project and
installation, following the norms of ABNT NBR 5419. In this way, it is possible to
guarantee the safety of equipment and especially people against the risk of lightning.
Keywords: Protection, SPDA, Atmospheric discharges, NBR 5419.
1. INTRODUÇÃO
O sistema de proteção contra descarga atmosférica (SPDA), também
conhecido como para-raios, é um conjunto de dispositivos e equipamentos que tem
como objetivo proteger as edificações, equipamentos e pessoas contra os efeitos
dos raios, as descargas elétricas atmosféricas são imprevisíveis e aleatórias em
relação às suas características elétricas e aos efeitos destrutivos.
De acordo com Vinicius Farinha (2021), as descargas elétricas
atmosféricas são ocorrências típicas da natureza e suas características são
totalmente imprevisíveis em especial quanto ao local a serem atingidos,
intensidade da descarga elétrica e o período de duração do evento (FARINHA, 2021,
p.2).
Medina et al, expõe que essas descargas podem ter intensidades de
correntes muito elevadas e de grandes extensões, devido ao acúmulo de cargas
elétricas na atmosfera, ocorrendo principalmente dentro de tempestades.
A descarga tem a sua origem quando o campo elétrico produzido por estas
cargas ultrapassa a capacidade isolante, conhecida como rigidez dielétrica,
do ar em um certo local na atmosfera, podendo ser dentro da nuvem ou
próximo ao solo. Quando a rigidez é quebrada, ocorrer um rápido movimento
de elétrons de uma região de cargas negativas para uma região de cargas
positivas. (MEDINA et al, 2023, p. 3)
Diante disso, as grandes intensidades dessas descargas ocasionam em
grandes problemas quando não há proteção necessária e adequada para a mesma,
podendo danificar equipamentos eletrônicos, gerar interferências em sistemas de
comunicação e até mesmo causar incêndios em edificações. Por isso, é importante
que as edificações tenham sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, que
visam desviar a descarga elétrica para o solo, minimizando os efeitos destrutivos.
No Brasil, a norma que define tais medidas sobre esse tema é a ABNT NBR
5419, que tem sua base na norma internacional IEC62605:2010. De acordo com
Quadros (2020), estas normas trazem que a descarga atmosférica é definida como
uma descarga de energia elétrica entre nuvens, ou entre nuvens e a terra. A norma
ainda descreve que uma descarga atmosférica é normalmente identificada como
uma descarga de curta duração e com elevado valor de pico de corrente (ABNT,
2015) (IEC, 2010).
A implementação de um SPDA apropriado é capaz de minimizar os perigos
decorrentes do impacto de uma descarga elétrica atmosférica, garantindo a
segurança tanto da edificação quanto de seus ocupantes. De acordo com Santos et
al (2022)
A implantação de um SPDA está diretamente relacionada aos limites e níveis
de segurança e a correta operação do sistema de energia elétrica do local,
sabendo da tamanha importância de seus subsistemas esse projeto merece
um cuidado especial, conclui-se que o SPDA é um elemento fundamental na
segurança da edificação, pois através da mesma uma descarga é captada e
conduzida a terra com segurança. É indispensável sua correta
implementação e que após a instalação haja uma manutenção periódica a fim
de se garantir a confiabilidade do sistema. (SANTOS et al, 2020)
Com isso o objetivo deste trabalho é apresentar as diretrizes técnicas e os
critérios necessários para a elaboração de um projeto de Sistema de Proteção
contra Descargas Atmosféricas (SPDA) para uma edifícação, com base em
referenciais teóricos e seguindo a NBR 5419, a fim de avaliar a necessidade de
instalação desse sistema. Dentre os fatores considerados, estão o risco de
exposição a descargas atmosféricas, a probabilidade de perdas e danos que
possam comprometer a segurança das pessoas e a integridade da estrutura, bem
como outros parâmetros relevantes.
2. METODOLOGIA
O presente trabalho tratou-se de um referencial teórico de artigos e trabalhos
correlacionados com a temática e seguindo as diretrizes da NBR 5419, a qual
estabelece os padrões para a implementação e manutenção do sistema de proteção
contra descargas atmosféricas.
Para o levantamento das informações, foram realizadas buscas de artigos e
trabalhos no período de 2017 a 2023, que abrangessem sobre o SPDA, tais artigos
científicos foram publicados em periódicos acadêmicos.
Para controle e eficiência nas buscas foram utilizadas as seguintes palavras-
chaves: SPDA, Descargas elétricas, para-raios e Artigos SPDA. Essas buscas
permitiram o encontro de alguns textos bases como o de SANTOS et al (2022) que
trata do SPDA em edificações, no qual foram desenvolvidos estudos que abordam o
tema e definindo etapas para que, com base na ABNT 5419, trouxessem medidas
protetivas para a eficiência do SPDA. Alémdo TCC de QUADROS (2020) que
orienta sobre a instalação de um SPDA em uma central de gás liquefeito de petróleo
(GLP), para diminuir os riscos de explosões nas instalações industriais.
E por fim, um artigo de MEDINA et al (2023), que traz a importância da
utilização do SPDA, que através de uma pesquisa bibliográfica obteve resultados
importantes sobre como o SPDA pode proporcionar segurança para vida e também
proteção para estruturas e instalações residenciais e industriais.
3. REFERENCIAL TEÓRICO
Neste tópico, o trabalho visa descrever sobre os aspectos relevantes sobre as
descargas atmosféricas, bem como os históricos de raios, seguidos das orientações
e diretrizes definidas pela Norma Brasileira (NBR) 5419/2015.
3.1. DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
Os raios são descargas elétricas que ocorrem entre cargas positivas e
negativas presentes em nuvens e no solo, e são considerados um dos fenômenos
mais potentes da natureza. Santos, et al (2022), afirma que
Descargas atmosféricas, raios, são imprevisíveis e não há dispositivos ou
métodos capazes de modificar esses fenômenos climáticos naturais.
Descargas atmosféricas que atingem estruturas e linhas elétricas ou atinge a
terra, aproximadas, são perigosas para a vida e as próprias estruturas, logo
medidas de proteção devem ser consideradas. A necessidade e a escolha do
melhor método se dão junto ao gerenciamento de risco, ABNT NBR 5419-2,
essas medidas de proteção citadas, na norma, são eficazes na redução dos
riscos ligados a descargas. (SANTOS, et al, 2022)
Para entender como se formam os raios, é preciso entender o que acontece
no interior das nuvens.
As nuvens são formadas pela evaporação da água no solo, que se acumula
na atmosfera. À medida que a nuvem se torna maior e mais densa, gotas de chuva
se formam, mas essa massa de vapor também abriga minúsculos cristais de gelo e
granizos. Nessas nuvens, a constante ventania provoca a colisão entre todas estas
partículas de água, carregando-as eletricamente. Gotas de chuva e granizo se
concentram na parte inferior da nuvem, acumulando carga negativa, enquanto
cristais de gelo, leves e positivos, se concentram na parte superior.
Durante a formação da nuvem (figura 1), o ar age como um isolante entre as
diversas cargas elétricas presentes na nuvem e na superfície da Terra. Entretanto,
quando a diferença entre as cargas positivas e negativas na nuvem se torna muito
grande, o ar já não consegue mais mantê-las isoladas. Isso resulta em uma rápida
descarga de eletricidade.
Figura 1: As cargas positivas tendem a se concentrar na parte superior da
nuvem, enquanto as negativas na base inferior
Fonte: Canaltech - Reprodução/University of Waikato
Existem três tipos de descarga elétrica: nuvem-solo, solo-nuvem e intra-
nuvem. Cargas iguais se repelem e as opostas se atraem, então a eletricidade
procura pelo caminho mais próximo para liberar toda a energia.
Os raios duram de um terço de segundo a meio segundo e têm intensidade
de aproximadamente 30 mil ampères. Eles são capazes de liberar cargas de energia
muito altas em questão de segundos e podem causar danos severos em suas áreas
de impacto.
3.2. HISTÓRICO DE RAIOS
O território brasileiro é um dos países com maior incidência de raios no
mundo, com uma média de cerca de 78 milhões de descargas elétricas atmosféricas
por ano, de acordo com dados do Grupo de Eletricidade Atmosférica (ELAT) do
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O Brasil é o maior país localizado
na zona tropical do planeta em termos de extensão territorial, a área tropical é
conhecida por ser mais quente e úmida, o que favorece a formação de tempestades
e, consequentemente, aumenta a incidência de raios.
A situação está ficando ainda pior devido às mudanças climáticas, que estão
provocando mais descargas elétricas. De acordo com estudos recentes, a estimativa
é que a média nacional de raios passe da casa dos 70 milhões para 100 milhões nas
próximas décadas, devido às alterações no clima.
As mudanças climáticas estão provocando um aumento na temperatura do
planeta, o que contribui para a formação de nuvens carregadas, propícias para a
ocorrência de raios. MEDINA et al explica que
O ar quente próximo à superfície da Terra é leve e tende a ascender. No
caso de maiores alturas, as correntes de ar se colidem com a massa de ar
quente e úmida ascendente. Consequentemente, as gotículas de água
começam a se condensar quando se aproximam da parte superior da nuvem,
transformando-se em água super-resfriada e cristais de gelo. (MEDINA et al,
2023, p.4)
Isso é especialmente preocupante para as áreas urbanas, que tendem a ser
mais vulneráveis aos raios devido ao aumento da temperatura local do ar e ao
crescimento de construções, como prédios, casas, ruas concretadas e asfaltadas.
O ELAT/INPE, Grupo de Eletricidade Atmosférica do Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais, disponibiliza através do seu site um mapa (figura 2) que
mostra a densidade de descargas atmosféricas em todo o território nacional.
Figura 2: Incidência de descargas no país no biênio 2018/2019.
Fonte: INPE/CGPDI
A legenda do mapa apresenta uma escala de cores que representa dez
valores diferentes de densidade de descargas atmosféricas, variando de 0 a 471400
descargas atmosféricas por ano. As cores variam desde o azul claro para valores
menores até o preto para os maiores valores.
Os estados litorâneos do nordeste do Brasil apresentam índices menores de
incidência de descargas atmosféricas, enquanto que as maiores densidades de
descargas estão distribuídas em vários pontos do mapa, incluindo os estados do
Amazonas, entre o Rio de Janeiro e Minas Gerais, Sul do Pará, Sudeste de Mato
Grosso do Sul, entre outros.
3.3. ABNT NBR 5419
A Norma em questão (NBR 5419) estabelece as condições de projeto,
instalação e manutenção de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas
(SPDA) para proteger edificações e estruturas contra a incidência direta de raios.
Além disso, o SPDA também protege os equipamentos e as pessoas presentes no
interior dessas edificações e estruturas, ou na proteção imposta pelo SPDA instalado.
A norma estabelece diretrizes para o projeto de sistemas de proteção contra
descargas atmosféricas em estruturas como edifícios residenciais, comerciais e
industriais, torres de telecomunicações, estruturas metálicas, antenas, entre outros.
No entanto, as prescrições da norma não garantem 100% a proteção de pessoas e
equipamentos elétricos ou eletrônicos situados no interior das zonas protegidas
contra os efeitos indiretos causados pelos raios, tais como parada cardíaca,
centelhamento, interferências em equipamentos ou queima de seus componentes
causadas por transferências de potencial devidas à indução eletromagnética.
Em 2015 Algumas mudanças foram introduzidas na nova versão da norma
brasileira de proteção contra descargas atmosféricas nos mesmos moldes que a IEC
62305-1 a 4: 2010 – Lightning Protection. A Comissão Eletrotécnica Internacional
(IEC - International Electrotechnical Commission) é a principal organização global
responsável pela elaboração e publicação de Normas Internacionais para
tecnologias elétricas, eletrônicas e correlatas. Em 2010, a IEC publicou a norma IEC
62305, que aborda sistemas de proteção contra descargas atmosféricas.
A nova versão da norma brasileira, NBR 5419 (ABNT, 2015), segue o mesmo
modelo da norma internacional, levando em conta as condições climáticas
específicas do Brasil e teve seu conteúdo expandido de 42 para mais de 300
páginas, dividida em quatro partes, sendo elas denominadas da seguinte forma:
Parte 1 - Princípios gerais; Parte 2 - Gerenciamento de riscos; Parte 3 - Danos
físicos as estruturas e perigo a vida; Parte 4 - Dispositivos de proteção elétricos e
eletrônicos interno nas estruturas.
3.3.1. ABNT NBR 5419-1 - PARTE 1
A Parte 1 da NBR 5419 abrange os princípios gerais para o projeto de
sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, incluindo definições, critériosde projeto, classes de risco, métodos de proteção e diretrizes de instalação. Ela
estabelece os termos-chave, como descarga atmosférica, corrente de raio, ponto de
captação e zona de proteção, além de determinar as classes de risco que indicam o
nível de proteção necessário para uma estrutura.
A norma apresenta os métodos de proteção, como o método do Franklin, que
utiliza captadores, condutores de descida e aterramentos, e o método do efeito
eletromagnético, que emprega dispositivos de proteção contra surtos. Ela também
orienta sobre a instalação correta dos sistemas, com a escolha adequada de
materiais, localização dos pontos de captação, interligação dos componentes e
aterramento apropriado.
Além disso, a norma ressalta a importância da manutenção regular dos
sistemas, enfatizando a inspeção, reparos e substituições necessárias. A aplicação
da NBR 5419-1 é essencial para garantir a segurança de edificações e pessoas
diante dos riscos das descargas atmosféricas.
3.3.2. ABNT NBR 5419-1 - PARTE 2
A NBR 5419-2 define as características e os requisitos específicos para cada
tipo de estrutura, considerando fatores como altura, forma, localização geográfica,
risco associado e importância da estrutura. Ela também estabelece critérios para a
seleção e o dimensionamento dos componentes dos sistemas de proteção.
Além disso, a norma fornece orientações detalhadas sobre a instalação dos
sistemas de proteção, considerando os aspectos técnicos e as boas práticas
recomendadas. Também destaca a importância da manutenção adequada para
garantir a eficácia contínua dos sistemas.
A Parte 2 da NBR 5419 é essencial para garantir a proteção adequada contra
descargas atmosféricas em estruturas específicas, levando em consideração suas
características e requisitos individuais. Sua aplicação correta contribui para a
segurança e a minimização dos riscos causados pelas descargas atmosféricas
nessas estruturas.
3.3.3. ABNT NBR 5419-1 - PARTE 3
A norma detalha uma visão geral sobre os danos físicos causados por
descargas atmosféricas e os riscos à vida humana, destacando a importância de um
sistema de proteção eficiente. Ela descreve os diferentes tipos de danos que podem
ocorrer em estruturas devido a descargas atmosféricas, como danos por explosão,
incêndio, sobretensões, efeitos eletromagnéticos, entre outros.
E com isso aborda os perigos associados às descargas atmosféricas em
relação à segurança das pessoas, incluindo os riscos de choque elétrico, incêndio,
explosão, efeitos térmicos e mecânicos. Por isso, apresenta uma metodologia para
a avaliação dos riscos à vida humana e aos danos físicos em estruturas,
considerando fatores como a vulnerabilidade da estrutura, a ocupação humana, a
presença de materiais inflamáveis, entre outros.
Por fim, indica as medidas de proteção que devem ser adotadas para reduzir
os riscos à vida humana e minimizar os danos físicos causados por descargas
atmosféricas, como a instalação de sistemas de proteção contra descargas
atmosféricas e a adoção de medidas de proteção complementares.
3.3.4. ABNT NBR 5419-1 - PARTE 4
Intitulada "Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura", trata dos
aspectos relacionados à proteção dos sistemas elétricos e eletrônicos presentes no
interior das estruturas contra os efeitos das descargas atmosféricas. Expondo uma
visão geral sobre a importância da proteção dos sistemas elétricos e eletrônicos
internos contra os efeitos das descargas atmosféricas, destacando os riscos
envolvidos.
4. IMPORTÂNCIA DE SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS
ATMOSFÉRICAS (SPDA).
4.1. FORMAÇÃO DAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS.
A proteção contra descargas atmosféricas é uma medida extremamente
importante para garantir a segurança de edificações, equipamentos e pessoas.
Descargas atmosféricas são eventos naturais que podem ocorrer em qualquer lugar
do mundo, independentemente da época do ano ou do clima. Elas são provocadas
por cargas elétricas que se acumulam na atmosfera e que, eventualmente, são
liberadas na forma de raios, conforme dito por MARTINS apud KINDERMAN onde
A concentração de cargas negativas na fração inferior da nuvem acarreta
uma enorme migração de cargas positivas para a região correspondente à
sua “sombra” na terra. Quando a nuvem é carregada pelo vento, as cargas
positivas se deslocam na terra, “escalando” pessoas, casas, prédios, torres,
para-raios e morros, passando por diversas condições atmosféricas
(MARTINS, 2017, p.17 apud KINDERMAN, 1992).
O autor cita também que “o aumento na diferença de potencial ou gradiente
de tensão nuvem-terra pode superar a rigidez dielétrica do ar, de aproximadamente
3MV/m” (MARTINS, 2017, p.17). Diante do momento em que duas descargas se
conectam, através do potencial da terra e da nuvem, provoca o surgimento da
descarga de retorno que segue o caminho inverso da terra à nuvem e com isso,
forma-se a descarga principal vindo das nuvens para a terra.
Através de pesquisa e estudos, Quadros (2020) apud Mamede Filho (2017)
descreve que as correntes das descargas possuem uma única polaridade, ou seja,
uma única direção e com isso obteve a forma de onda da tensão de uma descarga
atmosférica, conforme ilustra a figura 3. Na análise da figura, observa-se que o valor
máximo de tensão pode ser atingido entre 1 e 10 μs e começa a cair posteriormente.
Esses valores são essenciais para a determinar o dimensionamento dos sistemas de
proteção contra descargas atmosféricas.
Figura 3: Tipos de ondas de corrente das descargas
atmosféricas
Fonte: Andrea Lima. 2014
Com base nesse formato de onda, junto aos valores típicos de tempo,
amplitude de tensão e probabilidade de ocorrência proporcionam a prática de
estudos para dimensionamento dos dispositivos de proteção contra descargas
atmosféricas. (QUADROS, 2020, p.21 apud MAMEDE FILHO, 2017).
De acordo com MARTINS apud KINDERMAN, 1992, a tabela 1 evidência as
características físicas de uma descarga atmosférica:
Tabela 1: Características físicas de uma descarga atmosférica
Grandezas Valores
Corrente 2.000 a 200.000
Ampères
Tensão 100 a 1.000 kV
Duração 70 a 200 μs
Carga elétrica na
nuvem
20 a 50
C
Potência Liberada 1 a 8 bilhões de kW
Energia 4 a 10 kWh
Tempo de crista 1,2 μs
Tempo de meia
cauda
50 μs
Fonte: Adaptação de MARTINS apud
KINDERMANN (1992). 2017
4.2. ORIENTAÇÕES PARA INSTALAÇÃO DO SPDA, CONFORME A NORMA
NBR 5419.
Os raios podem causar danos significativos aos sistemas elétricos e
eletrônicos, além de representarem um risco iminente para a segurança das pessoas.
Para mitigar esses riscos, é necessário instalar um Sistema de Proteção contra
Descargas Atmosféricas (SPDA).
O SPDA é composto por uma série de dispositivos que têm como objetivo
captar e desviar a corrente elétrica gerada por uma descarga atmosférica,
minimizando seus efeitos sobre o equipamento e as pessoas que estão próximas.
Esse sistema é especialmente importante em edificações que abrigam
equipamentos sensíveis, como hospitais, data centers e indústrias. Quadros (2020)
destaca que
quando uma estrutura é atingida por uma descarga atmosférica, ela pode
sofrer danos em sua estrutura, danos às pessoas que se encontram em seu
interior, e danos às estruturas próximas. Estes danos também podem ocorrer
caso uma descarga ocorra próximo a estrutura, ou ainda em linhas elétricas e
tubulações metálicas que penetram na estrutura (QUADROS, 2020, p.24
apud ABNT NBR 5419-1, 2015).
A instalação de um SPDA é fundamental para garantir a segurança dos
ocupantes de uma edificação, mas sua importância se estende além disso. A
ausência de um sistema de proteção pode resultar em danos irreparáveis aos
equipamentos eletroeletrônicos, como computadores, telefones, televisores, entre
outros.
Além disso, a falta de um SPDA pode levar a um aumento significativo no
risco de incêndios em edificações. Isso ocorre porque as descargas atmosféricas
podem gerar sobretensões que danificam os equipamentos elétricos e eletrônicos, o
que pode levara um curto-circuito e, consequentemente, a um incêndio.
A instalação de um SPDA é obrigatória por lei em muitos países, incluindo o
Brasil, onde a NBR 5419 estabelece as diretrizes para a instalação do sistema. É
importante lembrar que a instalação de um SPDA deve ser realizada por
profissionais capacitados e especializados, seguindo todas as normas e
regulamentações aplicáveis.
Conforme orientado nas características gerais da NBR 5419, o SPDA não
impede a ocorrência de descargas atmosféricas, no entanto a aplicação e instalação
correta, respeitando as tabelas orientadas na norma, reduzem de forma significativa
os riscos de danos gerados pelas descargas atmosféricas.
Com isso, a NBR orienta estudos cuidadosos no estágio de projeto da
edificação, tendo entendimento regulares dos projetistas, arquitetos, engenheiros e
construtores, afim de tirar melhor proveito dos elementos condutores presentes nas
estruturas e assim garantir a eficiência do SPDA.
4.3. SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NORTEADOS
PELA NBR 5419.
A maneira mais eficiente de proteção contra descargas atmosférica é um
subsistema de captação corretamente projetado. Tais captores, de acordo com a
NBR 5419, podem ser combinados pelos: hastes; cabos esticados; condutores em
malha e elementos naturais. Para isso a norma estabelece uma tabela (tabela 2)
orientando o posicionamento dos captores de acordo com o nível de proteção
necessário.
Tabela 2: Posicionamento de captores de acordo com o nível de proteção
Na construção existem os captores isolados que a norma orienta a distância
entre o subsistema captor e instalações metálicas do volume a proteger deve ser
maior que 2m (NBR 5419). Já o SPDA não isolado, pode ser instalado diretamente
no teto ou sobre uma distância pequena que a corrente não cause danos.
O posicionamento das descidas desses condutores varia entre isolados, não
isolados, naturais e não naturais, expostos nas normas e devem ser considerados
para a execução do projeto. Interessante nesse exposto é justamente a utilização
dos pilares metálicos da estrutura como um condutor de descida natural, juntamente
com elementos de fachada da edificação, sendo no sentido vertical. O exposto
reforça então a importância da parceria dos profissionais envolvidos nos sistemas de
construção e o entendimento entre eles para que o projeto fique bem elaborado e
atenda as necessidades para um eficiente SPDA.
Lembrando que a norma estabelece critério mínimos a serem seguidos para
que a efetivação do sistema seja atendida como por exemplo,
As armaduras de aço interligadas das estruturas de concreto armado podem
ser consideradas condutores de descida naturais, desde que:
a) cerca de 50% dos cruzamentos de barras da armadura, incluindo os
estribos, estejam firmemente amarradas com arame de aço torcido e as
barras na região de trespasse apresentem comprimento de sobreposição de
no mínimo 20 diâmetros, igualmente amarradas com arame de aço torcido,
ou soldadas, ou interligadas por conexão mecânica adequada;
b) em alternativa, sejam embutidos na estrutura condutores de descida
específicos, com continuidade elétrica assegurada por solda ou por conexão
mecânica adequada, e interligadas às armaduras de aço para equalização de
potencial (ver anexo D);
c) em construções de concreto pré-moldado, seja assegurada a continuidade
elétrica da armadura de aço de cada elemento, bem como entre os
elementos adjacentes de concreto pré-moldado. (NBR 5419:2005, p.10)
4.4. ATERRAMENTO E MATERIAIS
A NBR 5419 estabelece os requisitos para o projeto, instalação e
manutenção dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em
edificações. Um dos subsistemas importantes abordados por essa norma é o
subsistema de aterramento.
O subsistema de aterramento é responsável por criar uma ligação elétrica
segura entre a estrutura a ser protegida e a terra, permitindo que as correntes
provenientes de uma descarga atmosférica sejam dissipadas de forma segura. Essa
ligação é estabelecida por meio de eletrodos de aterramento, que são componentes
projetados para proporcionar uma baixa resistência elétrica entre a estrutura e a
terra.
A NBR 5419 define os requisitos para o projeto do subsistema de aterramento,
incluindo critérios para determinação do número e da localização dos eletrodos de
aterramento, bem como a sua configuração. A norma estabelece que o subsistema
de aterramento deve ser projetado de forma a garantir uma resistência de
aterramento adequada, geralmente não superior a um determinado valor limite.
Além disso, a norma também trata dos materiais utilizados nos eletrodos de
aterramento, como hastes ou cabos de cobre ou aço. Ela estabelece requisitos para
a resistência mecânica desses materiais, a fim de garantir sua durabilidade e
eficiência ao longo do tempo.
A instalação do subsistema de aterramento também é abordada pela norma.
Ela fornece orientações sobre a execução correta dos eletrodos de aterramento,
bem como sobre as conexões elétricas entre os eletrodos e a estrutura a ser
protegida.
É importante ressaltar que a NBR 5419 é uma norma técnica e sua aplicação
deve ser realizada por profissionais devidamente qualificados na área de proteção
contra descargas atmosféricas. O subsistema de aterramento é apenas um dos
aspectos a serem considerados no projeto global de proteção contra descargas
atmosféricas, que inclui outros elementos, como captores, condutores de descida e
dispositivos de proteção contra surtos.
É fundamental consultar a norma atualizada e contar com a orientação de um
especialista em proteção contra descargas atmosféricas para garantir que o
subsistema de aterramento seja projetado e instalado de acordo com as diretrizes e
requisitos de segurança estabelecidos.
4.5. INSPEÇÕES REALIZADAS NO SPDA.
A norma estabelece uma ordem para a realização das inspeções dos
subsistemas do SPDA instalados, tais conferências devem considerar se o projeto
está conforme elaborado, se as conexões estão em bom estado, se os valores de
resistência estão de acordo com as orientações expostas, se o volume a proteger
abrange todas as estruturas das construções. MARTINS (2017) cita que
Em estruturas com SPDA, depois de realizadas as inspeções durante a
construção e a instalação do SPDA, sempre que houver alguma obra que
mude a configuração da estrutura ou que haja suspeita de que a estrutura
tenha sido atingida por uma descarga atmosférica, uma nova inspeção deve
ser feita. Além disso, deve ser feita uma inspeção periódica de um ano para
estruturas com risco de explosão, estruturas expostas à alta corrosão
atmosférica ou estruturas que sejam responsáveis por servir serviços
essenciais (água, energia, etc) e de três anos para as demais estruturas.
Depois de realizadas as inspeções, um documento deve ser gerado,
indicando a necessidade ou não da instalação de SPDA e em caso afirmativo
constar qual é a classe a ser utilizada. Além disso, no documento deve ter
detalhado quais os materiais, dimensões e posições de todos os elementos
que compõe o SPDA interno e externo. (MARTINS, 2017, p. 64-65)
Quadros (2020) reforça que a eficácia de um sistema de proteção contra
descargas atmosférica não depende exclusivamente de um projeto bem
dimensionado e uma instalação correta, mas também da manutenção e dos métodos
de ensaio utilizados (QUADROS, 2020, p.67 apud ABNT NBR 5419- 3, 2015). A
frequência da inspeção do SPDA varia de acordo com a classificação do sistema e o
ambiente em que está instalado. A NBR 5419 recomenda que os sistemas de
proteção sejam inspecionados periodicamente, com intervalos que podem variar de
1 a 5 anos.
É importante ressaltar que a inspeção do SPDA deve ser realizada por
profissionais qualificados e capacitados, que tenham conhecimento sobre as normas
e os procedimentos corretos de inspeção. E a inspeção regular vai garantir a
confiabilidade de um SPDA, no qual o responsável emite um relatório técnico
recomendando possíveis ações e futuras manutenções dentrode prazos
(QUADROS, 2020, p. 70). A NBR 5419, exige que a documentação técnica deve
estar em posse dos responsáveis pela estrutura ou na própria estrutura, contendo o
gerenciamento de risco, projeto executivo, dados sobre a natureza e resistência do
solo e registros de ensaios realizados (QUADROS, 2020, p. 71)
5. CONCLUSÃO
Diante das constantes ameaças de descargas atmosféricas que podem
ocorrer durante tempestades elétricas, fica evidente a importância do Sistema de
Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) como medida preventiva e de
segurança. Ao longo deste trabalho, pudemos compreender a relevância desse
sistema na proteção de vidas humanas, equipamentos e estruturas. Conforme citado
por SANTOS et al (2022) o SPDA atua
com o intuito de evitar riscos decorrentes da descarga atmosférica, que é um
fenômeno absolutamente imprevisível e age aleatoriamente, visamos meios
de proteção contra elas, que são recebidas por captores e por dissipação são
descarregadas ao solo através de barras de escoamento. Mas nada pode
impedir a queda de um raio, mas o resultado do seu impacto, sim. (SANTOS
et al, 2022)
O SPDA desempenha um papel fundamental na prevenção de danos
causados por raios, direcionando a corrente elétrica para o solo de forma segura,
evitando que ela percorra o interior das edificações e coloque em risco a vida das
pessoas. Além disso, o sistema também protege equipamentos sensíveis, como
aparelhos eletrônicos, sistemas de telecomunicações e sistemas de energia,
minimizando os danos e prolongando sua vida útil.
É importante ressaltar que a instalação de um SPDA não se trata apenas de
uma medida de segurança, mas também de um cumprimento legal. Normas e
regulamentações, como a ABNT NBR 5419 no Brasil, estabelecem os requisitos
para o projeto, instalação e manutenção desses sistemas, visando garantir a
segurança das pessoas e evitar problemas legais e financeiros decorrentes de
acidentes causados por raios.
Portanto, a importância do SPDA é indiscutível quando se trata de proteger
vidas humanas, equipamentos e estruturas contra os efeitos devastadores das
descargas atmosféricas, pois, observa-se que, ao projetar, planejar e construir de
acordo com as normas regulamentadoras, consegue-se reduzir de forma significativa
os riscos e muitas vezes soluções simples pode evitar danos as estruturas (SANTOS
et al, 2022). Investir em um SPDA eficiente e em conformidade com as normas de
segurança é um passo crucial para promover a segurança, tranquilidade e
preservação de vidas em ambientes residenciais, comerciais e industriais.
Portanto, pode-se concluir que a conscientização sobre a importância do
SPDA e a adoção de medidas preventivas são essenciais para garantir a segurança
em face das ameaças naturais, proporcionando um ambiente mais seguro para
todos.
6. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS
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descargas atmosféricas – Partes 1, 2, 3 e 4. 2015.
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