Proteção contra Descargas Atmosféricas

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INSTALAÇÕES 
ELÉTRICAS 
INDUSTRIAIS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Descrever os componentes de um sistema de proteção contra descargas 
atmosféricas.
 > Identificar métodos de avaliação e seleção do nível de proteção.
 > Listar métodos de proteção contra descargas atmosféricas.
Introdução
As descargas atmosféricas são fenômenos naturais de grande intensidade 
e que podem, ao entrar em contato com estruturas, causar diversos danos, 
tanto ao patrimônio quanto às pessoas na instalação e em seus arredores. 
Para minimizar os danos causados pela descarga de energia, faz-se necessária 
a adoção de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas. Esse 
sistema visa a criar um caminho de baixa resistência pelo qual a corrente 
elétrica provinda da descarga atmosférica possa ser transferida de maneira 
eficiente e direta até o solo.
Neste capítulo, você conhecerá os principais componentes presentes em 
sistemas de proteção contra descargas atmosféricas. Além disso, conhecerá a 
necessidade do nível de proteção que deverá ser utilizado em uma estrutura. 
Por fim, você verá como posicionar o sistema de captação a partir dos métodos 
de proteção apresentados na norma.
Proteção contra 
descargas 
atmosféricas
Eduardo Scheffer Saraiva
Sistemas de proteção contra descargas 
atmosféricas
O Brasil é um dos países com maior incidência de descargas atmosféricas no 
mundo: são cerca de 78 milhões de raios por ano, chegando a contabilizar 
1 bilhão de reais em prejuízos. Além disso, existe o risco humano, uma vez 
que acidentes com descargas atmosféricas podem causar diversos traumas 
à pessoa atingida, como queimaduras e parada cardiorrespiratória, levando 
possivelmente a óbito (TERRA, 2020).
Para evitar acidentes dessa natureza, faz-se fundamental a instalação de 
sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA). Esses sistemas 
têm o objetivo de proporcionar um caminho de menor resistência para a 
descarga atmosférica, levando à dissipação dessa carga sem que haja pre-
juízos à estrutura e aos equipamentos e garantindo a segurança das pessoas 
presentes na instalação.
Ao contrário do que se acredita, um SPDA não está limitado à instalação 
de um para-raios, mas sim consiste em um sistema completo que pode ser 
dividido em SPDA externo e interno. O SPDA externo é dividido em três partes 
principais: subsistema de captação, subsistema de descida e subsistema de 
aterramento (MAMEDE FILHO, 2018). O subsistema de captação tem o objetivo 
de interceptar a descarga atmosférica que iria incidir sobre uma estrutura 
por meio do uso de elementos condutores. Os elementos condutores podem 
ser divididos em: elementos naturais ou não naturais. Os elementos naturais 
estão presentes na estrutura da instalação, como tanques e tubos metálicos, 
por exemplo. Já os elementos não naturais são instalados exclusivamente para 
o SPDA, como as hastes e as malhas de condutores de cobre, por exemplo.
Quanto ao posicionamento das hastes para o subsistema não natural, 
a NBR 5419:2015 contempla a utilização de três métodos principais: método 
de Franklin, método de Faraday e método das esferas rolantes (ABNT, 2015a, 
2015b, 2015c). Esses métodos serão explorados de maneira mais aprofundada 
na seção de métodos de proteção. 
De maneira similar, o subsistema de descida pode ser dividido em: 
subsistema de descida natural e não natural. O subsistema de descida tem o 
objetivo de conduzir a corrente da descarga atmosférica até a terra sem que 
haja danos à estrutura. Para o subsistema de descida natural, tem-se como 
exemplo as armaduras de aço dos pilares da estrutura, que podem servir 
como condutores para a descida. Outros exemplos são postes metálicos e 
torres de comunicação. Para o caso do subsistema de descida não natural, 
podem ser instalados condutores de cobre nas laterais da instalação.
Proteção contra descargas atmosféricas2
Para a determinação do número de condutores de descida, faz-se neces-
sário conhecer o perímetro da instalação, pois os condutores deverão ser 
distribuídos em seu entorno. Segundo Mamede Filho (2018), o número de 
condutores de descida é dado por:
= 
onde P é o perímetro da instalação; e Dcd é a distância máxima para os con-
dutores de descida. Esse valor depende no nível de proteção do sistema e 
está apresentado no Quadro 5.
Por fim, tem-se o subsistema de aterramento, que visa à dissipação das 
correntes que descem pelo subsistema de descida. Esse subsistema também 
pode ser dividido em subsistema natural e não natural. O subsistema de 
aterramento natural utiliza a fundação de concreto armado ou outras estru-
turas semelhantes para a dissipação da corrente elétrica. Já o subsistema 
de aterramento não natural consiste em eletrodos horizontais ou verticais 
instalados com o propósito de dissipar a corrente elétrica. 
Para a construção do subsistema de aterramento não natural, são neces-
sários alguns cuidados: os eletrodos de aterramento deverão ser instalados 
a distâncias de 1 metro das paredes externas e com profundidade de, pelo 
menos, 50 cm em relação ao solo. Se os eletrodos forem verticais, estes deve-
rão ser distribuídos de modo uniforme ao longo do perímetro da instalação. 
Além disso, a determinação do comprimento do eletrodo estará em função 
tanto da resistividade do solo quanto do nível do SPDA, conforme a Figura 1.
Para exemplificar o SPDA externo composto totalmente por subsistemas 
não naturais, considere a Figura 2, que apresenta um sistema de captação 
Franklin que está interceptando a descarga atmosférica, de modo que esta 
seja conduzida pelo subsistema de descida (representado pelos cabos em 
verde). Na parte inferior da figura, observa-se o subsistema de aterramento, 
que dissipará a corrente no solo. Observe que esse sistema é composto por 
hastes verticais, que estão afastadas das paredes da residência e enterradas 
a uma maior profundidade.
Proteção contra descargas atmosféricas 3
Figura 1. Comprimento mínimo da haste de aterramento de acordo com a classe do SPDA.
Fonte: Adaptada de ABNT NBR 5419-3:2015 (ABNT, 2015c).
Figura 2. Exemplo de SPDA externo.
Fonte: Adaptada de Shutterstock.com.
Haste de captação
ou para-raios 
Haste de
aterramento 
Haste de
aterramento 
Condutor
de descida
Proteção contra descargas atmosféricas4
Já o SPDA interno utiliza ligações equipotenciais ou medidas para a dis-
tância de segurança para evitar que centelhamentos perigosos à instalação 
ocorram. Para guiar o profissional no atendimento das necessidades da 
instalação, a NBR 5419 (ABNT, 2015a) prevê diferentes níveis de proteção 
associados a níveis do SPDA. Esses níveis de proteção indicam que o SPDA 
garantirá a segurança em uma determinada probabilidade contra diversos 
fatores, como carga de pico, carga de impulso, energia específica, carga da 
descarga atmosférica, entre outros. Os valores para os diferentes parâmetros 
em função do nível de proteção podem ser encontrados na NBR 5419-1:2015 
(ABNT, 2015a). O Quadro 1, a seguir, apresenta a probabilidade de os parâ-
metros da descarga atmosférica serem menores do que os valores máximos 
presentes na norma em função do nível de proteção.
Quadro 1. Probabilidade para os limites dos parâmetros das correntes das 
descargas atmosféricas
Probabilidade de que os parâmetros 
da corrente sejam
Nível de proteção (NP)
I II III IV
Menores que os máximos valores definidos na 
NBR 5419
0,99 0,98 0,95 0,95
Fonte: Adaptado de ABNT NBR 5419-1:2015 (ABNT, 2015a).
Nesta seção, foram apresentadas as principais componentes presentes 
em sistemas SPDA e como são divididos os níveis de proteção que esses sis-
temas podem oferecer. Na próxima seção, veremos como são determinados 
os níveis de proteção necessários a cada instalação em função dos riscos 
envolvendo a instalação.
Nível de proteção
O nível de proteção que deverá ser utilizado em uma instalação está atrelado 
às componentes de risco presentes na instalação. Para orientar o profissional, 
a NBR 5419-2:2015 (ABNT, 2015b) estabelece diversas diretrizesrelacionadas 
com os fatores de risco, o que possibilita determinar se uma instalação ne-
cessita de um SPDA e de qual nível.
Proteção contra descargas atmosféricas 5
A ideia principal para a determinação da necessidade de um SPDA é simples, 
porém os diversos parâmetros necessários para a determinação dos riscos 
presentes no sistema tornam os cálculos onerosos, fugindo do escopo deste 
capítulo. Para entender como funciona a norma, nesta seção, serão oferecidos 
os princípios para a determinação da necessidade de um SPDA na instalação. 
Para iniciar nosso estudo, faz-se necessário entender as diferentes fontes 
de dano previstas na norma, as quais estão associadas ao seu ponto de im-
pacto e podem causar diferentes tipos de perdas. Para ilustrar, considere a 
Figura 3, a seguir, que apresenta diferentes locais para a descarga atmosférica. 
As descargas atmosféricas que incidem diretamente sobre uma estrutura são 
chamadas de fontes de dano “S1”. Já as descargas que não incidem direta-
mente sobre a estrutura são chamadas de fontes de dano “S2”. De maneira 
semelhante, se a descarga ocorrer sobre a linha de transmissão, será uma 
fonte de dano “S3”; já se ocorrer próximo à linha, mas não diretamente sobre 
ela, será uma fonte de dano “S4”.
Figura 3. Fontes de danos e seus tipos de im-
pactos segundo a NBR 5419:2015.
Fonte: Adaptada de ABNT NBR 5419-1:2015 (ABNT, 
2015a).
S1
S2
S3
S4
Proteção contra descargas atmosféricas6
Cada fonte poderá causar diferentes tipos de danos, como ferimentos 
aos seres vivos, danos físicos ou falhas de sistemas eletrônicos. Cada tipo 
de dano, por sua vez, resultará em perdas de tipos diferentes, e cada uma 
delas estará associada com um risco tolerável, como pode ser observado 
no Quadro 2. É importante ressaltar que os valores de risco tolerável são de 
responsabilidade da autoridade local que tenha jurisdição, de modo que, 
no Quadro 2, são apresentados os valores geralmente encontrados.
Quadro 2. Valores típicos de risco tolerável 
Tipo de perda RT(y–1)
L1 Perda de vida humana ou ferimentos permanentes 10–5
L2 Perda de serviço ao público 10–3
L3 Perda de patrimônio cultural 10–4
L4 Perda de valor econômico 10–3
Fonte: Adaptado de ABNT NBR 5419-2:2015 (ABNT, 2015b).
Após compreender o risco tolerável, pode-se entender como é determi-
nada a necessidade de um SPDA, bem como o seu nível para cada instalação. 
Cada instalação apresentará riscos relacionados com os tipos de perdas 
apresentados até aqui, os quais são dependentes de diversos fatores. A partir 
do cálculo desses riscos, obtém-se um valor de risco total associado a uma 
perda, que será, então, o risco tolerável para aquela perda. Se o risco total 
calculado for menor do que o risco tolerável, a instalação não necessitará 
de um SPDA, caso contrário, um SPDA é necessário.
R ≤ RT
Então, é adotado um SPDA de determinado nível, são recalculados os pa-
râmetros de risco e é feita a comparação novamente. Se o valor do risco total 
for inferior ao risco tolerável, o nível do SPDA está adequado. Caso contrário, 
deverá ser aumentado o nível de proteção e efetuada essa metodologia 
novamente, até que o risco total seja inferior ao risco tolerável.
Proteção contra descargas atmosféricas 7
Segundo a ABNT (2015a, 2015b, 2015c), o risco está associado a um de-
terminado tipo de perda. Como visto, existem quatro diferentes tipos de 
riscos, dados por:
 � R1: risco de perda de vida humana em uma estrutura.
 � R2: risco de perda de serviço ao público em uma estrutura.
 � R3: risco de perda de patrimônio cultural em uma estrutura.
 � R4: risco de perda de valor econômico em uma estrutura.
Cada um desses riscos é dependente de diferentes componentes de risco, 
que, por sua vez, estão atreladas à fonte de dano e podem ser agrupadas 
por esse parâmetro (Quadro 3). Observe que os parâmetros que apresentam 
um “x” compõem determinado risco e deverão ser somados para a obtenção 
do risco total.
Quadro 3. Componentes de risco a serem consideradas para cada tipo de 
perda em uma estrutura
Fonte de 
danos
Descarga 
atmosférica na 
estrutura S1
Descarga 
atmosféri-
ca próximo 
à estru-
tura S2
Descarga 
atmosférica 
em uma linha 
conectada à 
estrutura S3
Descarga 
atmosférica 
próximo a uma 
linha conectada 
à estrutura S4
Compo-
nente de 
risco
RA RB RC RM RU RV RW RZ
R1 x x x* x x x x* x*
R2 x x x x x
R3 x x
R4 x* x x x x* x x x
*Dependentes do tipo da estrutura.
Fonte: Adaptado de ABNT NBR 5419-2:2015 (ABNT, 2015b).
Para melhor compreensão da composição dessas componentes de risco, 
confira o Quadro 4, que apresenta as fórmulas para a obtenção das diferentes 
componentes de risco. Para exemplificar, considere a componente RA, que 
Proteção contra descargas atmosféricas8
apresenta o risco ao dano de “ferimentos a seres vivos devido ao choque 
elétrico”, com fonte de dano do tipo S1, ou seja, descarga atmosférica na 
estrutura. Assim, sabe-se que RA é a componente de risco de ferimentos a 
seres vivos por meio da descarga atmosférica na estrutura. A mesma lógica 
é válida para as demais componentes.
 Quadro 4. Componentes de risco para diferentes tipos de danos e fontes 
de danos
Danos S1 S2 S3 S4
Ferimentos 
a seres 
vivos devido 
a choque 
elétrico
RA = ND ∙ PA ∙ LA
RU = (NL + NDJ) ∙ 
PU ∙ LU
Danos físicos
RB = ND ∙ PB ∙ LA
RV = (NL + NDJ) ∙ 
PV ∙ LV
Falha de siste-
mas eletroele-
trônicos
RC = ND ∙ PC ∙ LC RM = NM ∙ PM ∙ LM
RW = (NL + NDJ) ∙ 
PW ∙ LW
RZ = NI ∙ PZ ∙ LZ
Fonte: Adaptado de ABNT NBR 5419-2:2015 (ABNT, 2015b).
Esses parâmetros e a sua denominação estão expressos a seguir:
Número de eventos perigosos devido às descargas atmosféricas:
 � ND — em uma estrutura
 � NL — em uma linha
 � NM — próximo a uma estrutura
 � NI — próximo a uma linha
Probabilidade de uma descarga atmosférica na estrutura causar:
 � PA — ferimentos a seres vivos por choque elétrico 
 � PB — danos físicos à estrutura 
 � PC — falha de sistemas internos 
Probabilidade de uma descarga atmosférica próximo à estrutura causar:
 � PM — falha de sistemas internos 
Proteção contra descargas atmosféricas 9
Probabilidade de uma descarga atmosférica na linha causar:
 � PU — ferimentos a seres vivos por choque elétrico 
 � PV — danos físicos à estrutura 
 � PW — falha de sistemas internos 
Probabilidade de uma descarga atmosférica próximo à linha causar:
 � PZ — falha de sistemas internos 
Perda devido a:
 � LA = LU — ferimentos a seres vivos por choque elétrico 
 � LB = LV — danos físicos 
 � LC = LM = LW = LZ —falha dos sistemas internos 
Apesar do grande número de parâmetros, todos eles estão compreendidos 
na NBR 5419 (ABNT, 2015a, 2015b, 2015c), de modo que o profissional deverá 
estar atento ao tipo do sistema e aos riscos com os quais trabalhará, para, 
então, aprofundar os seus estudos na determinação das componentes de risco.
Nesta seção, foram apresentados os parâmetros necessários para a deter-
minação do nível de proteção para um sistema de proteção contra descargas 
atmosféricas. Como visto, para estimar as perdas de um sistema, faz-se 
necessário conhecer os riscos atrelados à instalação, bem como o tipo e a 
fonte de dano, de modo a estabelecer o melhor nível de proteção para o SPDA. 
Na próxima seção, serão apresentados os principais métodos de proteção 
utilizados no sistema de captação.
Métodos de proteção
Para o subsistema de captação, são utilizados três métodos para o posicio-
namento dos captores do SPDA: método de Franklin, método de Faraday e 
método da esfera rolante. Cada método é utilizado para um determinado 
fim, porém todos eles são dependentes do nível de proteção ao qual o SPDA 
está atrelado. Nesta seção, abordaremos brevemente cada um dos métodos, 
de modo a ilustrar as suas diferenças e peculiaridades.
O Quadro 5, a seguir, apresenta os valores máximos admitidos em norma 
para cada método de proteção em função da classe do SPDA, bem como as 
distâncias máximas para os condutores de descida.
Proteção contra descargas atmosféricas10Quadro 5. Valores máximos para os métodos de proteção e distanciamento 
em função da classe do SPDA
– Método de proteção –
Classe 
do SPDA
Raio da 
esfera 
rolante 
– R (m)
Máximo 
afastamento 
dos condutores 
da malha (m)
Ângulo de 
proteção α°
Distâncias 
(m)
I 20 5 × 5 Consultar 
Figura 4
10
II 30 10 × 10 10
III 45 15 × 15 15
IV 60 20 × 20 20
Fonte: Adaptado de ABNT NBR 5419-3:2015 (ABNT, 2015c).
Figura 4. Ângulo de proteção correspondente à classe de SPDA.
Fonte: Adaptada de ABNT NBR 5419-3:2015 (ABNT, 2015c).
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 2 10 20 30 40 50 60
I II III
IV
Classe do
SPDA
H m
α º
Proteção contra descargas atmosféricas 11
Método de Franklin
Consiste em utilizar hastes metálicas para a captação da descarga elétrica. 
Por meio dessa haste, é possível determinar o cone de proteção proveniente 
do ângulo de proteção do sistema e da haste: 
Rp = Hc ∙ tan α
onde Hc é a altura da extremidade da haste em relação à sua base. 
Esse método pode ser utilizado para pequenas construções e garante a 
proteção de diferentes estruturas que estejam dentro do volume de proteção. 
A Figura 5, a seguir, apresenta o sistema de proteção pelo método de Franklin, 
em que o cone representa o volume de proteção em função da altura da haste 
e de seu nível de proteção.
Figura 5. Volume de prote-
ção provido pela haste.
Fonte: Adaptada de Mamede 
Filho (2018).
Método de Faraday 
Esse sistema contempla a utilização de uma cobertura sobre a superfície 
e as laterais da edificação, de modo a criar uma blindagem eletrostática. 
O método de Faraday é mais indicado para construções de maior área de 
cobertura horizontal, substituindo o método de Franklin, que nesses casos, 
necessitaria de diversas hastes, o que poderia aumentar os custos do projeto 
Proteção contra descargas atmosféricas12
(CREDER, 2007). A determinação da malha consiste em atender às restrições 
de distanciamento máximo em função da classe do SPDA (Quadro 5).
É preciso estar atento à área do módulo da malha captora a partir da área 
de cobertura da edificação, que deverá ser menor do que a área mínima do 
módulo da malha captora:
Armc ≤ Amc
Considere uma edificação que apresenta comprimento de 30 metros 
e largura de 20 metros, na qual foi adotado um SPDA de classe II. 
Esboce a malha de captação para o método de Faraday.
Com base no Quadro 5, sabe-se que o valor máximo para o distanciamento 
dos condutores é de 10 metros. Como se sabe as dimensões da estrutura, 
é possível determinar o número de condutores que serão necessários para cobrir 
toda a superfície. Assim, tem-se que:
1 = + 1 = 
30
10 + 1 = 4 condutores 
2 = + 1 = 
20
10 + 1 = 3 condutores 
É possível esboçar o arranjo dos condutores da seguinte forma:
10 m
10 m
30 m
20 m
onde:
 � Amc = 10 × 10 = 100 m2, valor obtido do Quadro 5.
 � Armc = 10 × 10 = 100 m2, valor obtido no esboço da malha.
Portanto, Armc = Amc.
Proteção contra descargas atmosféricas 13
Método da esfera rolante
Esse método é mais utilizado para edificações que apresentam geometrias 
complexas, podendo ser utilizado como meio de captação de hastes, cabos 
ou de combinações de ambos os sistemas. O conceito é simples: uma esfera 
imaginária de raio Re é “rolada” sobre a estrutura em que se deseja a pro-
teção, de modo que as regiões em que a estrutura não é tocada pela esfera 
são denominadas zonas protegidas, já as regiões tocadas pela esfera são os 
pontos onde a superfície da estrutura poderá ser atingida por uma descarga 
atmosférica.
Neste capítulo, você aprendeu mais sobre os sistemas de proteção contra 
descargas atmosféricas. Primeiramente, você conheceu as componentes de 
um SPDA, bem como os parâmetros necessários para o desenvolvimento 
dos subsistemas de descida e de aterramento. Em seguida, viu quais são 
os requisitos de perdas e riscos para a determinação do nível de proteção 
necessário para uma instalação. Por fim, você conheceu os principais meio 
de proteção utilizados nos subsistemas de captação para os SPDA. 
Referências
ABNT. NBR 5419-1:2015: Proteção contra descargas atmosféricas: parte 1: princípios 
gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 2015a. 
ABNT. NBR 5419-2:2015: Proteção contra descargas atmosféricas: parte 2: gerenciamento 
de risco. Rio de Janeiro: ABNT, 2015b.
ABNT. NBR 5419-3:2015: Proteção contra descargas atmosféricas: parte 3: danos físicos 
a estruturas e perigos à vida. Rio de Janeiro: ABNT, 2015c.
CREDER, H. Instalações elétricas. 15. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018.
TERRA. Primavera chegando é a hora de pensar na prevenção contra descargas elétricas. 
[S. l.]: Terra, 2020. Disponível em: https://www.terra.com.br/noticias/dino/primavera-
-chegando-e-a-hora-de-pensar-na-prevencao-contra-descargas-eletricas,c95dfc7b4e-
faebc18e99e15bec104d1a5s73dlxz.html. Acesso em: 15 dez. 2020.
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