Leitura Digital

Prévia do material em texto

SISTEMAS DE PROTEÇÃO 
CONTRA DESCARGAS 
ATMOSFÉRICAS E SISTEMAS DE 
ATERRAMENTO
W
B
A
03
01
_v
1.
0
2
Lucas dos Santos Araujo Claudino
Londrina 
Editora e Distribuidora Educacional S.A. 
2020
SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS 
ATMOSFÉRICAS E SISTEMAS DE ATERRAMENTO
1ª edição
3
2020
Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza
CEP: 86041-100 — Londrina — PR
e-mail: editora.educacional@kroton.com.br
Homepage: http://www.kroton.com.br/
Presidente
Rodrigo Galindo
Vice-Presidente de Pós-Graduação e Educação Continuada
Paulo de Tarso Pires de Moraes
Conselho Acadêmico
Carlos Roberto Pagani Junior
Camila Braga de Oliveira Higa
Carolina Yaly
Giani Vendramel de Oliveira
Henrique Salustiano Silva
Juliana Caramigo Gennarini
Mariana Gerardi Mello
Nirse Ruscheinsky Breternitz
Priscila Pereira Silva
Tayra Carolina Nascimento Aleixo
Coordenador
Mariana Gerardi Mello
Revisor
Aristóteles Ramon Dias Couto Moreno
Editorial
Alessandra Cristina Fahl
Beatriz Meloni Montefusco
Gilvânia Honório dos Santos
Mariana de Campos Barroso
Paola Andressa Machado Leal
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)__________________________________________________________________________________________ 
Claudino, Lucas dos Santos Araujo
C615s Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas e 
 sistemas de aterramento/ Lucas dos Santos Araujo Claudino, 
Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2020.
 43 p.
 ISBN 978-65-87806-00-6
1. Sistemas de Proteção. 2. Sistemas de Aterramento I. 
Claudino, Lucas dos Santos Araujo. II. Título.
 
CDD 621.3191
____________________________________________________________________________________________
Jorge Eduardo de Almeida CRB: 8/8753
© 2020 por Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser 
reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, 
eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de 
sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, 
por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A.
4
SUMÁRIO
Origem de descargas atmosféricas e elementos do SPDA ___________ 05
Níveis de proteção e suas aplicações em equipamentos, linhas, 
subestações e cabines ______________________________________________ 20
Sistemas de aterramentos e normas vigentes _______________________ 34
Projeto e dimensionamento de SPDA _______________________________ 49
SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRI-
CAS E SISTEMAS DE ATERRAMENTO
5
Origem de descargas atmosféricas 
e elementos do SPDA
Autoria: Lucas dos Santos Araujo Claudino
Leitura crítica: Aristóteles Ramon Dias Couto Moreno
Objetivos
• Estudar a origem das descargas atmosféricas, 
compreendendo os fenômenos físicos por trás de 
uma descarga atmosférica e suas consequências.
• Conhecer os principais elementos que constituem 
um sistema de proteção contra descargas 
atmosféricas.
• Estudar e interpretar os métodos de 
dimensionamento de sistemas de proteção contra 
descargas atmosféricas, o posicionamento de 
captores e o cálculo de condutores.
6
1. Introdução
Os Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) são 
partes essenciais para garantia da segurança de edificações contra 
os efeitos dos fenômenos de descarga atmosférica. Para garantir a 
correta elaboração de projetos de SPDA, é preciso entender a origem 
das descargas atmosféricas até os métodos de dimensionamento e de 
projeto dos subsistemas de um SPDA.
Para a regulamentação de sistemas de proteção contra descargas 
atmosféricas, há normas específicas, como NBR 5419, e métodos de 
projetos a serem seguidos (ABNT, 2001). Diante disto, esta Leitura Digital 
abordará sobre todos esses assuntos essenciais para segurança de 
edificações contra raios e tempestades.
2. Origem e formação de descargas 
atmosféricas
Estudos recentes do Grupo de Eletricidade Atmosférica (ELAT), do 
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), revelaram que em 
média ocorrem 77,8 milhões de descargas atmosféricas anuais no Brasil 
(esses dados foram obtidos através de uma média das ocorrências dos 
anos entre 2010 e 2017) (ELAT, 2017a). Nesse sentido, de acordo com 
Mamede Filho (2007), diversas teorias já foram criadas para explicar a 
origem desses fenômenos, mas, atualmente, já é sabido que os raios são 
originados do atrito entre moléculas de água.
As tempestades são iniciadas quando massas úmidas de ar quente 
são transpostas a grandes alturas. Esse transporte, por sua vez, pode 
ocorrer de diversas maneiras, como quando porções de solo são 
intensamente aquecidas pela insolação e o ar próximo ao solo quente 
7
aquece e sobe à atmosfera. As partículas das massas ascendentes 
provocam os processos de separação eletrostática de cargas (fricção), 
que podem carregar as partículas de água e umidade presentes na 
atmosfera.
As cargas positivas se acumulam na parte superior das nuvens e as 
negativas permanecem na porção inferior. Na nuvem, essa polarização 
provoca uma diferença de potencial entre a superfície da Terra e a 
nuvem. Quando o aumento da diferença de potencial entre a nuvem 
e o solo supera a rigidez dielétrica do ar, é aberto um caminho para 
as cargas elétricas migrarem entre as duas camadas com polarizações 
opostas. O valor aproximado de diferença de potencial necessário para 
romper a rigidez dielétrica do ar é de 1 kV/mm. Segundo Mamede Filho 
(2007), a partir disso, as descargas atmosféricas líderes (ou pilotos) são 
iniciadas.
Essas descargas, conhecidas como relâmpagos, podem se iniciar nas 
nuvens ou no solo, sendo chamadas de relâmpagos nuvem-solo ou 
solo-nuvem, respectivamente. Por sua vez, as Figuras 1 e 2 ilustram os 
relâmpagos do tipo nuvem-solo, também conhecidos como relâmpagos 
descendentes, que representam cerca de 99% das descargas que 
atingem o solo. A Figura 1 apresenta o relâmpago nuvem-solo negativo, 
aonde a descarga líder carregada com cargas negativas flui da nuvem 
em direção ao solo. Quando a descarga piloto se aproxima do solo, 
a intensidade do campo elétrico ao redor da descarga próxima aos 
objetos (árvores, antenas, edifícios) aumenta. Então, as cargas positivas 
dos objetos são atraídas pelo campo elétrico e chegam ao encontro da 
descarga piloto, iniciando a descarga principal.
8
Figura 1 – Relâmpago nuvem-solo negativo
Fonte: Dehn (2014, p. 16).
No caso do relâmpago nuvem-solo positivo, apresentado na Figura 2, 
a descarga piloto é constituída de cargas positivas. Esses relâmpagos 
representam aproximadamente 10% das descargas que são originadas 
nas nuvens e atingem o solo.
Figura 2 – Relâmpago nuvem-solo positivo
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Dehn (2014, p. 16).
9
Os relâmpagos solo-nuvem são raros e, geralmente, ocorrem em objetos 
muito altos e expostos (turbinas eólicas, torres de telecomunicações) 
ou no topo de montanhas. Nesses casos, a grande intensidade de 
campo elétrico necessária para iniciar o relâmpago não é atingida pela 
influência da nuvem, mas pela distorção do campo elétrico ao redor 
do objeto. A partir desse ponto, o canal da descarga piloto se propaga 
até a nuvem. Os relâmpagos solo-nuvem podem também ser dos tipos 
negativo (Figura 3) e positivo (Figura 4).
Figura 3 – Relâmpago solo-nuvem negativo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Dehn (2014, p. 17).
10
Figura 4 – Relâmpago solo-nuvem positivo
 
Fonte: Dehn (2014, p. 17).
Um ponto muito importante sobre as características das descargas 
atmosféricas é a sua intensidade. Segundo o ELAT (2020), que é 
subordinado ao Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, a descarga 
líder de um trovão possui corrente média igual a 1 kA. As cargas 
que fluem pelo canal principal, por sua vez, podem apresentar uma 
intensidade média de corrente igual a 30 kA, mas dados já mostraram 
que as descargas4.6 representam, respectivamente, as variáveis 
que serão utilizadas para encontrar os resultados das componentes de 
risco D1, D2 e D3:
 
5/ 876/ 0 1 10A t T Z T ZL tnr L n −= × × × = ⋅ (4.4)
 
5/ 0 1/ 876 2 0B p f Z F Z t ZL r r h L n n t −= =× × × × × ⋅ (4.5)
 / / 8760 0C O Z t ZL tnL n= × =× (4.6)
Sendo que os seguintes valores precisaram ser utilizados:
0,01tr = fator redução da perda de vida humana que depende de 
características do solo ou piso.
0,5pr = fator de redução associados a medidas contra incêndio.
0,01fr = fator de redução da perda por causa de danos físicos.
2Zh = fator de aumento ligado aos perigos especiais.
10Zn = número de pessoas na zona.
100tn = número de pessoas na edificação.
 8760Zt = tempo de ocupação da zona 1 [horas/ano].
0,01TL = média de vítimas de choque elétrico.
0,02FL = média de vítimas de danos físicos.
0OL = média de vítimas falhas em sistemas internos.
60
Devido à reação de choques elétricos, a probabilidade PA de uma 
descarga atmosférica incidir em uma estrutura e causar ferimentos a 
seres vivos é calculada da seguinte maneira (ABNT, 2015b, p. 40):
 40,01 0,05 5 10A TA BP P P −= × × == ⋅ (4.7)
Sendo que PTA é a probabilidade de um choque elétrico 
(equipotencialização efetiva do solo) e PB a probabilidade de ocorrência 
de danos físicos causados por descarga direta na estrutura, para 
obtenção dos valores dessas probabilidades, considerou-se que existe 
uma equipotencialização e efetiva no do solo e a classe do SPDA é II.
No entanto, ainda são necessários mais alguns cálculos para a 
determinação da necessidade de SPDA na estrutura. Portanto, vamos ao 
cálculo da probabilidade de uma descarga atmosférica na estrutura da 
edificação provocar falhas nos sistemas internos da edificação (ABNT, 
2015b, p. 48):
2 1 0,020,0C SPD LDP P C= × × == (4.8)
1 11CS SPDS LDSP CP == × × = (4.9)
Segundo a norma pertinente, os danos são classificados em D1, 
D2 e D3, em que cada um possui um valor de dano que precisa ser 
calculado. Para este projeto de SPDA, considerou-se somente a fonte 
de dano devido à descarga atmosférica na estrutura. Com os valores 
e probabilidades encontrados até agora, é possível calcular riscos 
associados a cada tipo de dano e, finalmente, encontrar o risco total. A 
Tabela 5 resume os tipos de danos selecionados, com seus respectivos 
cálculos e o resultado obtido, sendo que todos os equacionamentos são 
baseados na norma NBR 5419-2 (ABNT, 2015b).
61
Tabela 5 – Resumo dos valores de riscos para a zona 1
Tipo de dano Cálculo Resultado Descrição
D1
 
1A D A AR N P L= × × 105,5 10−⋅
Risco de 
choque 
elétrico
D2
 
1B D B BR N P L= × ×
71,10 10−⋅
Risco de dano 
físico
D3
 
1C D C CR N P L= × ×
0
Risco de falha 
dos sistemas 
internos
Fonte: elaborada pelo autor.
Nesse sentido, os valores de risco obtidos até agora foram associados 
à zona 1, que é a parte externa da edificação. O que restam, portanto, é 
calcular os riscos associados às zonas 2 e 3. A metodologia a ser utilizada 
é a mesma (equações 4.4 a 4.9), porém, o número de pessoa em cada 
zona irá variar, e considere que as probabilidades LO serão iguais a 0,01 
para ambas as zonas. A tabela a seguir reúne esses resultados, além de 
apresentar o risco total para a edificação.
Tabela 6 – Resumo dos valores de riscos para as zonas 2 e 3 e risco 
total
Zona Cálculo Resultado Descrição
ZONA 2
 
2A D A AR N P L= × × 93,30 10−⋅
Risco de 
choque elétrico
 
2B D B BR N P L= × ×
76,61 10−⋅
Risco de dano 
físico
 
2C D C CR N P L= × ×
51,32 10−⋅
Risco de falha 
dos sistemas 
internos
62
ZONA 3
 
3A D A AR N P L= × ×
91,65 10−⋅
Risco de 
choque elétrico
 
3B D B BR N P L= × ×
73,30 10−⋅
Risco de dano 
físico
 
3C D C CR N P L= × ×
66,61 10−⋅
Risco de falha 
dos sistemas 
internos
RISCO TOTAL 1 2 3 1 2 3 1 2 3A B C A A A B B B C C CR R RR R R R RR RR R R ++ += = ++ ++ + + +
52,09 10R −= ⋅
Fonte: elaborada pelo autor.
A norma NBR 5419, de 2015c, afirma que qualquer edificação cujo risco 
total seja maior do que 10-5 precisa de um sistema de proteção contra 
descargas atmosféricas. Portanto, como o risco calculado foi 
 52,09 10R −= ⋅ , pode-se afirmar que é preciso a instalação de um SPDA na 
edificação estudada.
7.1 Cálculo da quantidade de descidas
Visto que é preciso instalar um SPDA na edificação, escolha um 
método para projetar o sistema de descida e captação, que pode ser, 
por exemplo, uma metodologia híbrida utilizando captores Franklin e 
malha do tipo Gaiola de Faraday. Considerando as especificações já 
mencionadas da edificação, é possível identificar que ela possui uma 
área de 2400 m2, altura igual a 15 metros, perímetro de 200 metros e 
quatro cantos salientes.
Para garantir uma proteção de nível II, o espaçamento médio entre 
descidas deve ser igual a 10 metros (ABNT, 2015c). Logo, é possível 
calcular a quantidade de condutores de descida da seguinte forma:
 1
Perímetro 200Num cantos salientes= 4 24
0
.
10 m 1
N + == + (4.10)
63
Além disso, como o espaçamento máximo recomendado entre 
condutores para garantir uma proteção de classe II é igual a 10 metros, 
deve-se instalar condutores horizontais adicionais circundando a 
edificação, sendo um instalado no canto saliente do topo do prédio e 
outro a 10 metros do solo ou na metade de edificação.
A partir dos conceitos, técnicas e cálculos aprendidos, é possível realizar 
projetos de SPDA completos, partindo da análise da estrutura, passando 
pelo dimensionamento e especificação de materiais, pela análise de 
risco e chegando ao cálculo da quantidade de descidas necessárias ao 
redor de uma edificação. Além disso, os conceitos aprendidos podem 
ser facilmente expandidos para casos mais complexos, uma simples 
técnica seria a adição da análise de risco em linhas condutoras e divisão 
em mais zonas de proteção.
Referências Bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5410: Instalações 
Elétricas de Baixa Tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5419-1: Proteção 
contra descargas atmosféricas parte 1: princípios gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 
2015a.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5419-2: Proteção 
contra descargas atmosféricas parte 2: gerenciamento de risco. Rio de Janeiro: 
ABNT, 2015b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5419-3: Proteção 
contra descargas atmosféricas parte 3: danos físicos a estruturas e perigos à vida. 
Rio de Janeiro: ABNT, 2015c.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5419-4: Proteção 
contra descargas atmosféricas parte 4: sistemas elétricos e eletrônicos internos na 
estrutura. Rio de Janeiro: ABNT, 2015d.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 10898: Sistema de 
iluminação de emergência. Rio de Janeiro: ABNT, 1999.
BRASIL. Ministério de Trabalho. NR 10: segurança em instalações e serviços em 
eletricidade. Brasília: MTE, 2016.
64
Bons estudos!
	Sumário
	Origem de descargas atmosféricas e elementos do SPDA
	Objetivos
	1. Introdução
	2. Origem e formação de descargas atmosféricas
	3. Componentes de um sistema SPDA
	4. Métodos de proteção
	Referências Bibliográficas
	Níveis de proteção e suas aplicações em equipamentos, linhas, subestações e cabines
	Objetivos
	1. Introdução
	 2. Níveis de proteção
	3. SPDA para proteção de sistemas elétricos e eletrônicos
	4. SPDA para linhas, subestações e cabines
	Referências Bibliográficas
	Sistemas de aterramentos e normas vigentes
	Objetivos
	1. Introdução
	2. Características básicas do sistema de aterramento
	3. Tipos de aterramento em SPDA
	4. Esquemas de aterramento para finalidade em baixa tensão
	5. NR-10 e segurança aplicada ao SPDA
	Referências Bibliográficas
	Projeto e dimensionamento de SPDA
	Objetivos
	1. Introdução
	2. Considerações e informações sobre a edificação
	3. Projeto do SPDA e aterramento
	Referências Bibliográficaspodem chegar até a uma intensidade de 400 kA. 
Geralmente, a corrente elétrica atinge seu ponto de maior intensidade 
após alguns microssegundos e a cada 50 microssegundos ela decai pela 
metade.
3. Componentes de um sistema SPDA
É importante salientar que o Sistema de Proteção Contra Descargas 
Atmosféricas é responsável por proteger o sistema elétrico de potência, 
não sendo capaz de impedir que descargas atmosféricas ocorram 
ou atinjam o local de instalação. Porém, o SPDA, se corretamente 
11
projetado e executado segundo a norma NBR 5419, é capaz de reduzir 
significativamente os riscos que avarias e danos oriundos de descargas 
atmosféricas podem causar.
Um sistema completo de SPDA pode ser dividido em três subsistemas: 
captores, condutores de descida e aterramento. A norma NBR 5419 
orienta explicitamente que os três subsistemas do SPDA precisam 
ser corretamente projetados e implementados: “para evitar trabalhos 
desnecessários, é primordial que haja entendimentos regulares entre os 
projetistas do SPDA, os arquitetos e os construtores da estrutura” (ABNT, 
2001, p. 4).
O subsistema de captores tem como objetivo receber (captar) os raios, 
para que assim os raios não atinjam diretamente a estrutura ou sistema 
que está sendo protegido. O subsistema dos condutores de descida é 
o responsável por conduzir a corrente elétrica da descarga recebida 
pelos captores até o subsistema de aterramento. Assim, o subsistema de 
aterramento tem a função de dispersar da terra (solo) a corrente elétrica 
que foi entregue a ele.
Observe a Figura 5, em que é possível verificar que um sistema completo 
de SPDA necessita de todos esses elementos. Os subsistemas estão 
interligados, e a falta ou dano em qualquer elemento do sistema 
afetará significativamente o desempenho da proteção contra descargas 
atmosféricas.
12
Figura 5 – SPDA com representação dos três subsistemas: captores, 
descida e aterramento
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sistema_de_Prote%C3%A7%C3%A3o_
contra_Descargas_Atmosf%C3%A9ricas_(SPDA).jpg. Acesso em: 22 fev. 2020.
A seguir, você poderá estudar com mais detalhes cada um dos 
subsistemas de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas.
3.1 Subsistema de captores
Devido aos captores serem os dispositivos que estarão em contato 
direto com o raio recebido, eles precisam ser mecânica e termicamente 
resistentes, pois a transferência de energia eletromagnética que ocorre 
no instante no raio é muito elevada, provocando o intenso aquecimento 
e o esforço mecânico. Geralmente, essa robustez é alcançada através 
da escolha dos materiais e tipos de captores e de sua fixação correta na 
estrutura a ser protegida.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sistema_de_Prote%C3%A7%C3%A3o_contra_Descargas_Atmosf%C3%A9ricas_(SPDA).jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sistema_de_Prote%C3%A7%C3%A3o_contra_Descargas_Atmosf%C3%A9ricas_(SPDA).jpg
13
Um captor é uma estrutura metálica, geralmente de aço inoxidável, 
composto por uma, três ou mais pontas, sendo fixado a uma haste que 
está também fixa em um apoio isolante, com tensão de isolamento de 
no mínimo 10 kV.
Segundo a ABNT (2001, p. 4), os captores podem ser compostos por um 
ou mais elementos, sendo eles: hastes, cabos esticados, condutores 
em malha ou elementos naturais. Os captores naturais são formados 
por qualquer elemento condutor exposto a possíveis descargas 
atmosféricas, como:
a. coberturas metálicas sobre o volume a proteger;
b. mastros ou outros elementos condutores salientes nas 
coberturas;
c. rufos e/ou calhas periféricas de recolhimento de águas 
pluviais;
d. estruturas metálicas de suporte de envidraçados, para 
fachadas, acima de 20 m do solo ou de uma superfície 
horizontal circundante;
e. guarda-corpos, caixilhos, ou outros elementos condutores 
expostos, para fachadas, acima de 20 m da superfície 
horizontal circundante;
f. tubos e tanques metálicos construídos em material de 
espessura igual ou superior à indicada na tabela 4. (ABNT, 
2001, p. 6)
Assim como todo elemento de um SPDA, os captores também precisam 
ser corretamente projetados e, para isso, a norma NBR 5419 permite a 
utilização de três metodologias de projeto: método Franklin (ângulo de 
proteção), método eletrogeométrico (esfera rolante ou fictícia) e método 
Faraday (condutores em gaiola) (ABNT, 2001, p. 5).
Ainda, a instalação dos captores pode dividir o SPDA em duas topologias: 
isolado ou não isolado. Um SPDA não isolado é aquele no qual o sistema 
14
a ser protegido recebeu a instalação direta dos captores sobre seu teto. 
Desse modo, é importante que o SPDA não isolado não seja utilizado 
em edificações onde a corrente elétrica da descarga atmosférica não 
cause danos à estrutura, como no caso de construções que contenham 
materiais inflamáveis. Em um SPDA isolado, a distância entre o 
subsistema de captores e a estrutura a ser protegida deve ser maior do 
que dois metros.
Então, para projetar corretamente o sistema de SPDA, é preciso estudar 
os três métodos citados anteriormente (Franklin, Esfera rolante e 
Faraday).
3.2 Subsistema de descida
De acordo com Barbosa (2014), os condutores de descida conectam 
os captores aos eletrodos de aterramento e, para conduzir a corrente 
elétrica da descarga, ele deve ser disposto de tal forma que seu 
comprimento seja o menor possível, além de permitir também que a 
corrente elétrica possua vários caminhos paralelos para fluir ao solo.
Nesse sentido, os condutores de descida podem ser classificados da 
seguinte forma:
• Condutores de descida naturais: em geral, são estruturas metálicas 
que fazem parte da edificação e, mesmo nos casos em que são 
revestidos por material isolante, podem fazer um caminho vertical 
contínuo e possuem seção mínima de acordo com a norma NBR 
5419 (2001). No caso de chapas metálicas que cubram a estrutura 
que se deseja proteger, a espessura das chapas também é ditada 
pela norma NBR 5419 (2001).
• Condutores de descida não naturais: são condutores, que podem 
ou não estar expostos, ligam os captores ao subsistema de 
aterramento e devem apresentar uma condutividade mínima igual 
15
a 98%. Além de haver uma seção mínima para os condutores de 
descida ditada pela norma NBR 5419 (2001), é preciso oferecer 
uma proteção mecânica para o condutor através da utilização de 
eletrodutos de PVC ou material metálico. Essa proteção deve ser 
feita até 2,5 metros do chão, ao menos.
3.3 Subsistema de aterramento
O subsistema de aterramento é o responsável por dispersar a corrente 
provinda da descarga atmosférica para o solo. Por sua vez, isso é feito 
através dos chamados eletrodos de aterramento, que podem ser 
divididos entre naturais e não naturais.
• Sistemas de aterramento naturais: são aqueles compostos por 
estruturas metálicas conectadas à fundição da edificação ou outros 
elementos metálicos subterrâneos, que podem ser utilizados como 
eletrodos e garantem a continuidade elétrica entre o subsistema 
de captação e a terra.
• Sistemas de aterramento não naturais: são compostos por 
eletrodos metálicos que estejam conectados à terra em ao menos 
80% de seu comprimento, malhas de aterramento ou, ainda, um 
filamento condutor que conecta das armaduras descontínuas da 
fundação da edificação.
A instalação de eletrodos de aterramento requer uma série de 
cuidados, conforme a norma NBR 5419 de 2001 (ABNT, 2015), como a 
profundidade mínima de enterro (0,5 metros), distância de um metro da 
16
parede externa da edificação, utilização de caixa de inspeção e também 
cuidados com efeitos de ressecamento do solo.
4. Métodos de proteção
4.1 Método Franklin
Esse método é baseado na utilização de captores pontiagudos fixados 
em hastes, e quanto mais alta for a haste, maior é o volume protegido 
pelo SPDA. O volume protegido é encontrado pelo traçado de um cone 
criado a partir de uma linha imaginária que gira com ângulo α ao redor 
da haste. A Figura 6 ilustra a estimativa desse volume a partir do ângulo 
α e da altura dahaste.
Figura 6 – Influência do ângulo e da altura no volume de proteção 
 
Fonte: elaborada pelo autor.
17
 
4.2 Método Faraday
Para edificações horizontais muito grandes, seria necessário utilizar 
muitos captores do tipo Franklin para proteger a estrutura. Por isso, o 
método Faraday se baseia na ideia da criação de uma gaiola de Faraday 
ao redor da estrutura, pois o campo eletromagnético no interior dessa 
gaiola é nulo quando uma corrente elétrica de qualquer intensidade 
atinge a gaiola.
Para criação dessa gaiola, portanto, é preciso instalar uma malha de 
condutores elétricos nus, sendo que a distância entre esses condutores 
(DCO) é ditada pela norma NBR 5419, de acordo com o nível de proteção 
pretendido pelo SPDA. Segundo Barbosa (2014), para encontrar o 
número de condutores da malha (NCm) é preciso recorrer à equação a 
seguir:
1M
CM
CO
DN
D
= +
Sendo que DM é o comprimento da área plana a ser coberta, em metros. 
Essas dimensões estão ilustradas da Figura 7.
Figura 7 – Estrutura de proteção com o método Faraday
Fonte: adaptada de SABESP (2011, p. 14).
18
4.3 Método da esfera rolante
Nesse método, os captores são posicionados de tal forma que qualquer 
descarga líder descendente que se aproxime do volume protegido 
esteja a uma distância mínima de de um captor e a uma distância maior 
de qualquer ponto da estrutura protegida. A partir disso, a descarga 
descendente só tende a se conectar com a descarga ascendente através 
dos captores.
O método possui esse nome para determinar a região protegida, logo, 
deve-se rolar uma esfera fictícia, de raio , sobre o solo e sobre o SPDA, 
já a zona a ser protegida é a região na qual a esfera rolante não toca. Os 
pontos tocados pela esfera são considerados os pontos mais expostos à 
ocorrência de descargas atmosféricas. A Figura 8 contém uma ilustração 
do método da esfera rolante, assim, observe que a região onde a esfera 
toca é a região suscetível às descargas atmosféricas, mas o captor 
colocado ao lado das residências impede que a esfera toque as casas. 
Portanto, as residências estão protegidas pelo SPDA.
Figura 8 – Método da esfera rolante
Fonte: elaborada pelo autor.
Com o estudo deste tema, primeiramente, foi possível aprender como 
são formadas as descargas atmosféricas e entender a razão de esses 
fenômenos transportarem uma carga elétrica tão grande, o que exige a 
19
elaboração de projetos de SPDA. Para projetar o sistema de proteção, 
você estudou também os subsistemas de um SPDA e os métodos 
utilizados para dimensionamento e posicionamento de captores. Ainda, 
é importante ressaltar que todos os métodos e requisitos de projeto são 
regulamentados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas com a 
norma NBR 5419 (Proteção de Estruturas Contra Descargas Atmosféricas 
de 2001).
Referências Bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5419: Proteção de 
estruturas contra descargas atmosféricas: Referências. Rio de Janeiro: ABNT, 2001.
BARBOSA, T. D. Proteção conta descargas atmosféricas de edificações 
utilizando a ferragem estrutural. 2014. 56 f. TCC (Bacharel em Engenharia 
Elétrica)–Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Belo Horizonte, 
2014.
COMPANHIA DE SANEAMENTO BÁSICO DO ESTADO DE SÃO PAULO–SABESP. 
Manual Orientador SPDA: proteção contra descargas atmosféricas e proteção 
contra surtos. São Paulo: Sabesp, 2011.
DEHN (Alemanha). Lightning Protection Guide. 3. ed. Neumarkt: Dehn 
International, 2014.
ELAT – Grupo de Eletricidade Atmosférica (São José dos Campos). Nova rede 
de dados revela aumento da média anual de raios no Brasil e densidades de 
descargas com maior precisão para estados e municípios. Release ELAT, São José 
dos Campos, n. 40, 25 set. 2017a. Disponível em: http://www.inpe.br/webelat/
homepage/menu/noticias/release.php?id=72. Acesso em: 20 fev. 2020.
ELAT – Grupo de Eletricidade Atmosférica (São José dos Campos). Tipos de 
relâmpagos. 2017b. Disponível em: http://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/
relamp/relampagos/tipos.php. Acesso em: 20 fev. 2020.
ELAT – Grupo de Eletricidade Atmosférica (São José dos Campos). Corrente elétrica 
do raio. Disponível em: http://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/relamp/
relampagos/caracteristicas.da.corrente.eletrica.php. Acesso em: 21 fev. 2020.
MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2007.
http://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/noticias/release.php?id=72
http://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/noticias/release.php?id=72
http://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/relamp/relampagos/tipos.php
http://www.inpe.br/webelat/homepage/menu/relamp/relampagos/tipos.php
20
Níveis de proteção e suas 
aplicações em equipamentos, 
linhas, subestações e cabines
Autoria: Lucas dos Santos Araujo Claudino
Leitura crítica: Aristóteles Ramon D. C. Moreno
Objetivos
• Estudar os níveis de proteção apresentados pela 
norma NBR 5419 (ABNT, 2015a; 2015b; 2015c), que 
são os responsáveis por ditar diversos parâmetros 
de projeto de sistemas de proteção contra descargas 
atmosféricas.
• Analisar as técnicas de proteção de equipamentos 
elétricos e eletrônicos que exigem cuidados 
especiais contra sobretensão.
• Estudar a aplicação das técnicas de projeto de SPDA 
para proteção de subestações de distribuição e suas 
respectivas linhas.
21
1. Introdução
A elaboração de projetos de SPDA requer que diversos passos 
sejam seguidos. Nesse sentido, uma parte fundamental do projeto 
é o gerenciamento de risco, que tem o objetivo de avaliar qual a 
probabilidade de ocorrência de descargas atmosféricas e como elas 
podem prejudicar a edificação, os equipamentos e as pessoas ao redor. 
Com isso, é possível definir qual o nível de proteção necessário para 
o projeto, que servirá de guia para definição de diversos fatores de 
cálculos, independentemente do método de proteção escolhido.
Além da elaboração do SPDA, é comum a necessidade de cuidados 
especiais para equipamentos mais sensíveis às oscilações de tensão, o 
que obriga o projeto a conter ferramentas adicionais, como a separação 
em zonas de proteção e o isolamento de sinais.
Quando o SPDA é aplicado a edificações especiais, como cabines e 
subestações, vários cuidados extras precisam ser tomados. O projeto 
para esse tipo de estrutura parte dos métodos especificação de SPDA 
comuns, mas devem conter proteções adicionais, como o uso de 
dispositivos de proteção contra sobretensão em todas as linhas e, na 
grande maioria dos casos, exigirá estruturas captores mais elaboradas.
 2. Níveis de proteção
Visto que todo e qualquer projeto de SPD deve seguir as recomendações 
da norma NBR 5419, é fundamental que os estudos de níveis de 
proteção sejam também baseados nessa norma. Sendo assim, a NBR 
5419-1 (2015a) elenca quatro níveis de proteção (NP), chamados níveis 
de I a IV, que foram selecionados a partir da intensidade das descargas 
atmosféricas. Cada nível possui valores mínimos e máximos para as 
22
descargas, e o volume a ser protegido é enquadrado em um desses 
níveis a partir do grau de proteção que é desejado.
Portanto, a seleção adequada do nível influencia diretamente no projeto 
do sistema de proteção contra descargas atmosféricas. Um exemplo é 
o raio da esfera rolante a ser utilizada para projeto, que possui valores 
predefinidos para cada um dos quatro níveis de proteção.
Por sua vez, A ABNT (2015, p. 16) menciona que “A probabilidade de 
ocorrência de descargas atmosféricas cujos parâmetros de correntes 
estejam fora do intervalo máximo e mínimo do NP I é menor que 2%”.
Assim, a primeira análise importante para os níveis de proteção é a 
distinção das descargas quanto aos valores máximos dos parâmetros 
das descargas atmosféricas. Essa listagem de valores está contida no 
Quadro 11.
Quadro 1 – Valores máximos para os parâmetros dos tipos de 
descarga atmosférica segundo os quatro níveis de proteção
Primeiro impulso positivo Nível de proteção
Parâmetro Símbolo Unidade I II III IV
Corrente de pico Ip kA (quiloampère)200 150 100
Carga do 
impulso
Qcurta C (coulomb) 100 75 50
Energia 
específica
W/R MJ/Ω (Megajoule 
por ohm)
10 5,6 2,5
 
Parâmetros de 
tempo
 
T1/T2
 
μs/ μs
10/350
Primeiro impulso negativo Nível de proteção
1 Para o quadro, o primeiro impulso positivo é aquele cuja descarga piloto é composta de cargas positivas, ao passo que no 
primeiro impulso negativo as cargas são negativas e o impulso subsequente é a descarga atmosférica que ocorre logo após a 
descarga piloto.
23
Valor de pico Ip kA (quiloampère) 100 75 50
Taxa média de 
variação
 
di /dt (quiloampère/ 
microssegundo)
100 75 50
Parâmetros de 
tempo
 
T1 /T2
 
μs/ μs
10/350
Impulso subsequente Nível de proteção
Valor de pico Ip kA (quiloampère) 50 37,5 25
Taxa média de 
variação di /dt (quiloampère/ mi-
crossegundo)
200 150 100
Parâmetros de 
tempo T1 /T2 μs/ μs 0,25/100
Fonte: adaptado de ABNT (2015a, p. 17).
Desse modo, é importante evidenciar que os parâmetros exibidos 
no Quadro 1 são apenas algumas das características das descargas 
atmosférica classificadas de acordo com seu nível de proteção. Para 
o conhecimento completo dessas grandezas, por sua vez, é preciso 
recorrer ao que a norma NBR 5419-1 afirma.
Assim como dito anteriormente, a classificação de uma estrutura quanto ao 
nível de proteção dita quais serão as características construtivas do SPDA, 
como o tamanho da malha, o raio da esfera rolante, ângulo de proteção e 
comprimento mínimo do eletrodo de aterramento a ser utilizado. O quadro 
a seguir contém o valor de corrente de pico mínima para os níveis de 
proteção, e também um exemplo de parâmetro ditado a partir do nível de 
proteção (o raio da esfera rolante) (ABNT, 2015a, p. 18).
Quadro 2–Valores mínimos para os parâmetros dos tipos de 
descarga atmosférica segundo os quatro níveis de proteção
Critério de interceptação Nível de proteção
Símbolo Unidade I II III IV
24
Corrente de 
pico
Ip
kA 
(quiloampère)
3 5 10 16
Raio da 
esfera 
rolante
r m (metros) 20 30 45 50
Fonte: adaptada de ABNT (2015a, p. 18).
De acordo com Ozolnieks e Vanzovics (2010), a proteção contra 
descargas atmosféricas deve trazer benefícios para a estrutura, e a 
seleção do nível de proteção é que ditará qual a probabilidade de 
redução do efeito de cada um dos componentes de riscos. Essa redução 
não é na ocorrência das descargas atmosféricas, mas da probabilidade 
de danos decorrentes destas. Caso não exista nenhum nível de proteção, 
essa probabilidade pode ser considerada sendo igual a 100%.
Segundo a norma NBR 5419-2 (2015b, p. 26-27), há oito probabilidades 
de ocorrência de danos devido às descargas atmosféricas. A análise 
criteriosa das probabilidades, de acordo com cada nível de proteção, 
o auxilia na decisão do nível a ser implementado no projeto. Portanto, 
essas probabilidades são:
• PA: probabilidade de uma descarga atmosférica em estrutura 
provocar ferimentos aos seres vivos por meio de choque elétrico.
• PB: probabilidade de a descarga atmosférica na estrutura causar 
danos físicos.
• PC: probabilidade de uma descarga atmosférica em uma estrutura 
causar falha em sistemas interno.
• PM: probabilidade de uma descarga atmosférica próxima à 
estrutura ocasionar falha nos sistemas internos.
25
• PU: probabilidade de a descarga atmosférica em uma linha 
provocar ferimentos aos seres vivos por choque elétrico.
• PV: probabilidade de descarga atmosférica em uma linha causar 
danos físicos.
• PW: probabilidade de descarga atmosférica em uma linha causar 
falha em sistemas elétricos internos.
• PZ: probabilidade de descarga atmosférica próxima a uma linha 
que entra na estrutura ocasionar falha em sistema interno.
3. SPDA para proteção de sistemas elétricos e 
eletrônicos
Os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas reduzem a 
probabilidade de danos à estrutura e ao volume protegido. Porém, 
mesmo com a adoção dessas técnicas, os sistemas elétricos e 
eletrônicos continuam sujeitos às falhas causadas pelos impulsos 
eletromagnéticos provindos das descargas atmosféricas (LEMP–
Lightning Electromagnetic Impulse). Nesse sentido, para evitar esses 
possíveis danos nos sistemas eletrônicos internos, é recomendável a 
implementação das MPS (Medidas de Proteção contra Surtos).
Segundo Santos (2015), para proteger um volume contra as LEMP, 
portanto, é preciso utilizar a divisão do espaço em ZPRs (Zonas 
de Proteção contra Raios), sendo que a região que contenha os 
equipamentos mais sensíveis precisar possuir uma ZPR associada, e 
cada zona e fronteira entre zonas necessita de medidas de proteção 
específicas.
26
Para melhor entender o conceito abstrato de zonas de proteção, 
observe a Figura 1, que contém um exemplo de divisão em duas zonas 
de proteção.
Figura 1 – Exemplo de divisão do espaço em zonas de proteção
Fonte: elaborada pelo autor.
A base para elaboração das zonas de proteção são a existência de 
equipamentos sensíveis, a equipotencialização através de DPSs, o 
roteamento de condutores e as suas respectivas equipotencializações. 
Assim, a divisão em diversas zonas de proteção busca atenuar 
gradativamente os surtos de tensão. Como a Figura 1, em que todos os 
27
sistemas condutores que adentram na ZPR 1 são equipotencializados 
localmente (com uso ou não de DPS) e depois podem ser conectados 
aos equipamentos. Caso esse condutor precise entrar em uma zona 
mais sensível (ZPR 2), ele precisará ser equipotencializado novamente 
para reduzir a probabilidade de ocorrência de LEMP.
Sobre a quantificação de ZPR, Santos (2015, [s.p.]) afirma que “a 
intensidade da indução criada pela corrente da descarga atmosférica 
é máxima nas ZPR 0A e ZPR 0B, se reduz na ZPR 1, é mínima na ZPR 
2 e desprezível na ZPR 3, para um valor determinado da corrente da 
descarga atmosférica”.
As medidas básicas de proteção contra surto para divisão em ZPR e 
proteção de equipamentos eletrônicos incluem os seguintes itens (ABNT, 
2015c, p. 14-15):
• Aterramento: responsável por receber e dispersar para o solo o 
fluxo de corrente proveniente das descargas atmosféricas;
• Equipotencialização: tem a função de minimizar possíveis 
diferenças de potencial entre condutores e reduz o campo 
magnético;
• Blindagem magnética: a blindagem do espaço como um todo 
atenua o campo magnético que incide no volume protegido (tanto 
o campo proveniente de descargas diretas como indiretas). A 
blindagem das linhas condutoras internas é feita com a utilização 
de cabos ou dutos blindados, reduzindo os surtos que ocorrem no 
espaço interno;
• Roteamento de linhas: o roteamento correto das linhas internas 
tem a função de reduzir laços de indução eletromagnética e 
consequentemente a captação de surtos;
28
• Coordenação de DPS: a elaboração de um sistema que 
possua dispositivos de proteção contra surto coordenados e 
dimensionados para cada zona minimiza os danos de qualquer 
surto de origem externa ou interna;
• Interfaces isolantes: equipamentos capazes de realizar o 
interfaceamento e a isolação dos sinais elétricos que cruzam uma 
zona de proteção podem minimizar significativamente os efeitos 
das descargas que se propagam pela linha.
4. SPDA para linhas, subestações e cabines
Todo o estudo sobre métodos de proteção, níveis de proteção e 
medidas de proteção contra surtos é aplicável também às subestações 
de distribuição de energia. Porém, devido ao fato de as subestações 
serem sistemas sensíveis e falhas no sistema elétrico oriundas de 
descargas atmosféricas poderem causar falhas inaceitáveis aos serviços 
de iluminação e energização, é preciso a criação de SPDA com utilização 
adicional de DPS para proteção contra sobretensão em todas as linhas 
de serviço que adentram a zona da subestação.
Para a elaboração do projeto de SPDA para subestações, o primeiro 
passo é o Gerenciamento de Riscos, contido na norma NBR 5419-2 
(ABNT, 2015b). Esse gerenciamento possibilitará a seguinte tomada de 
decisão, a partir de uma comparação entre o Risco Total (R) de descargas 
sobre a estrutura eo Risco Tolerável (RT), que é ditado por cada 
concessionária de energia elétrica:
• Caso R ≤ RT, deve-se adotar a classe de proteção IV, além da 
utilização de DPS para proteção contra sobretensão em todos os 
condutores que entram na subestação (linha de telecomunicação, 
linha de energia elétrica, canos e eletrodutos condutores, etc.).
29
• Caso R RT, deve-se adotar medidas protetivas para primeiramente 
reduzir o risco, e aplicar a classificação de SPDA mais adequada. 
Além disso, é preciso utilizar DPS para proteção contra 
sobretensão em todos os condutores que entram na subestação 
(linha de telecomunicação, linha de energia elétrica, canos e 
eletrodutos condutores, etc.).
A utilização dos métodos de proteção, assim como mencionado 
anteriormente, deve ser ainda mais controlada para criação de sistemas 
de proteção contra descargas atmosféricas em subestações. Para 
entender o cuidado a ser tomado, analisaremos um exemplo que 
aplica o método da esfera rolante para proteção de uma subestação 
desabrigada de transmissão de energia.
Neste exemplo, ao construir a subestação, é preciso instalar os postes 
a serem utilizados, em que no topo dos postes devem ser inseridos 
os captores. Então, considere que serão instalados quatro postes 
com captores, sendo que a configuração para proteger o volume da 
subestação é o ilustrado na Figura 2.
Figura 2 – Disposição dos captores no exemplo de subestação
Fonte: elaborada pelo autor.
30
A posição exata e a distância entre os captores podem ser calculadas 
através do método da esfera rolante, no qual o raio da esfera deve 
ser escolhido de acordo com a classe de proteção adequada para a 
subestação.
A Figura 3 contém a disposição dos postes com captores fixos no topo, 
sendo que a posição e altura das hastes foi definida de acordo com a 
classe de proteção escolhida.
Figura 3 – Postes com captores posicionados na subestação
Fonte: adaptada de Energisa (2017, p. 50).
Desse modo, é importante observar que alguns fatores precisaram ser 
considerados para o posicionamento dos postes e captores: se o raio da 
esfera está de acordo com a classe de proteção adequada e se os postes 
já estão com suas alturas máximas permitidas pela norma.
Observe que, mesmo com o projeto do SPDA, alguns equipamentos 
ficaram fora da zona de proteção da esfera (a linha de distribuição e 
o transformador). Para proteger esses dispositivos é possível seguir 
31
dois caminhos: aumentar a altura dos captores ou instalar estruturas 
auxiliares. Como o poste já está com sua altura máxima, a única opção é 
a instalação de componente extras ao SPDA.
Para proteger a linha de distribuição, portanto, é preciso posicionar 
um cabo captor, fazendo com que a base da esfera P12 seja deslocada 
para o ponto de encontro com o novo cabo, fazendo com que todo 
equipamento que esteja abaixo do captor fique dentro do volume de 
proteção. Para proteger o transformador é preciso inserir outro poste 
auxiliar com captor, aumentando o volume de proteção.
Ao tomar essas medidas de projeto, a subestação estará protegida, 
assim como ilustra a Figura 4.
Figura 4 – Postes com captores posicionados na subestação
Fonte: adaptada de Energisa (2017, p. 51).
O exemplo estudado mostra que os métodos clássicos de projetos de 
SPDA também se aplicam às subestações com linhas de distribuição, 
mas evidencia que cuidados especiais devem ser tomados. Além disso, 
assim como citado, é imprescindível que haja a utilização de DPS para 
proteção contra sobretensão em todos os condutores que entram na 
subestação.
32
O estudo deste tema trouxe o conhecimento mais profundo sobre as 
classes de proteção enunciadas pela norma NBR 5419: níveis I a IV, que 
relacionam fatores como intensidade máxima e mínima das descargas, 
ângulo de proteção para captores Franklin ou raio da esfera para o 
método eletromeométrico. Além disso, a aplicação de técnicas adicionais 
de proteção (medidas de proteção contra surtos e divisão em zonas 
de proteção contra raios) para implementação em casos que existam 
equipamentos eletroeletrônicos especiais.
Além disso, esta leitura possibilitou o estudo de caso da aplicação das 
técnicas de projeto de SPDA e captores a subestações, evidenciando que 
esses casos geralmente irão exigir estruturas adicionais de proteção 
contra descargas, além de exigir sempre a utilização de dispositivos de 
proteção contra surtos (sobretensão) em todas as linhas que entrem 
na subestação (sejam elas linhas de sinal, de comunicação, elétricas ou 
outros condutores metálicos).
Referências Bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5419-1: Proteção 
contra descargas atmosféricas parte 1: princípios gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 
2015a.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5419-2: Proteção 
contra descargas atmosféricas parte 2: gerenciamento de risco. Rio de Janeiro, 
ABNT, 2015b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS–ABNT. NBR 5419-4: Proteção 
contra descargas atmosféricas parte 4: sistemas elétricos e eletrônicos internos na 
estrutura. Rio de Janeiro: ABNT, 2015c.
BORTOLATO, W. W. Estudo comparativo das alterações da norma NBR 5419, 
avaliação e estudo de gerenciamento de risco. 2017. 90 f. Tese (Doutorado em 
Engenharia Elétrica)–Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2017.
ENERGISA. NTU–014: projetos de sistema de proteção contra descargas 
atmosféricas em subestações de distribuição. João Pessoa: Energisa, 2017.
MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2007.
33
OZOLNIEKS, M.; VANZOVICS, E. Determination of the necessity of protection against 
lightning and overvoltage and its choice. Proceedings off the 2010 Electric Power 
Quality and Supply Reliability Conference, Kuressaare, p. 171-176., jun. 2010.
SANTOS, S. R. Zonas de proteção contra raios. Espaço 5419, [s.l.], ed. 114, jul. 2015. 
Disponível em: https://www.osetoreletrico.com.br/zonas-de-protecao-contra-raios/. 
Acesso em: 20 mar. 2020.
34
Sistemas de aterramentos e 
normas vigentes
Autoria: Lucas dos Santos Araujo Claudino
Leitura crítica: Aristóteles Ramon Dias Couto Moreno
Objetivos
• Estudar os sistemas de aterramento interno 
e externo e a relação entre aterramento com 
finalidade de proteção contra descargas 
atmosféricas e para instalação elétrica de baixa 
tensão.
• Analisar os esquemas de aterramento utilizados em 
instalações elétricas e como eles são conectados ao 
barramento de equipotencialização e ao subsistema 
de aterramento do PDA.
• Estudar as principais normas e regras de segurança 
pertinentes aos serviços e projetos de sistemas de 
proteção contra descargas atmosféricas e sistemas 
de aterramento.
35
1. Introdução
O sistema de proteção contra descargas atmosféricas envolve diversas 
etapas de projeto, desde a análise do local a ser protegido até o cuidado 
com a segurança das instalações elétricas. Por isso, o projeto dos três 
subsistemas de um SPDA (captação, descida e aterramento) precisa ser 
cuidadosamente elaborado.
O subsistema de aterramento, assim como os outros subsistemas, tem 
uma função essencial para a proteção de estruturas e equipamentos: 
fornecer o canal para a corrente de descarga ser escoada. Além disso, o 
sistema de aterramento deve ser projetado para suportar suas outras 
funções em instalações elétricas, seja para a proteção de equipamentos 
eletrônicos em instalações de baixa tensão ou para proteção de 
subestações e sistemas em média tensão.
Desse modo, todos esses projetos, dimensionamentos, requisitos e 
implementações precisam ser muito bem regulamentados, pois só assim 
será possível garantir a segurança de todos os sistemas relacionados 
ao desempenho da energia elétrica nas instalações. É com esse foco 
que esta leitura digital também fornece as normas de segurança básica 
aplicadas ao sistema de aterramento, ao SPDA e ao sistema elétrico de 
potência.
2. Características básicas do sistema de 
aterramento
Todo sistema de instalação elétrica, seja de baixa ou médiatensão, 
para funcionar corretamente e com segurança contra danos causados 
por choques elétricos, necessita de um sistema de aterramento 
corretamente dimensionado. Por isso, os sistemas de aterramentos são 
36
analisados e regulamentados a partir de três normas: i) NBR 5410, que 
trata das instalações elétricas de baixa tensão; ii) NBR 14039, falando 
sobre as instalações elétricas de média tensão; iii) NBR 5419, que 
regulamenta os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas.
A implementação correta de um sistema de aterramento visa 
proporcionar um caminho de baixa resistência para correntes 
indesejadas, sejam elas provindas de descargas atmosféricas ou de 
energização indesejada de componentes metálicos. Segundo Mamede 
Filho (2017), o corpo humano, por exemplo, pode suportar até 25mA 
de corrente alternada fluindo por ele, sendo que valores nessa escala 
de grandeza já são capazes de provocar asfixia, parada cardíaca e 
queimaduras.
Os esquemas de aterramento, seus cálculos e respectivos 
dimensionamentos são todos regulados pelas normas citadas 
anteriormente. Porém, antes de estudar a forma correta de projetar 
e implementar um sistema de aterramento, é preciso conhecer os 
principais componentes e características desse sistema.
2.1 Elementos de uma malha de terra
Nesse sentido, os principais elementos de uma malha de terra são: 
eletrodos de terra, condutores de aterramento, conexões e condutor 
de proteção. O eletrodo de aterramento é o componente responsável 
por realizar o contato direto entre o elemento condutor e a terra, 
permitindo a dispersão da corrente para a terra. Segundo a ABNT 
(2004), por meio da NBR 5410, toda edificação precisa conter algum 
tipo de infraestrutura para condução de corrente de fuga, sendo que as 
seguintes alternativas podem ser utilizadas para essa finalidade:
a. preferencialmente, uso das próprias armaduras do 
concreto das fundações (ver 6.4.1.1.9); ou
37
b. uso de fitas, barras ou cabos metálicos, especialmente 
previstos, imersos no concreto das fundações (ver 
6.4.1.1.10); ou
c. uso de malhas metálicas enterradas, no nível 
das fundações, cobrindo a área da edificação e 
complementadas, quando necessário, por hastes verticais 
e/ou cabos dispostos radialmente (“pés-de-galinha”); ou
d. no mínimo, uso de anel metálico enterrado, circundando 
o perímetro da edificação e complementado, quando 
necessário, por hastes verticais e/ou cabos dispostos 
radialmente (“pés-de-galinha”). (ABNT, 2004, p. 142)
O condutor de aterramento, por sua vez, é o cabo condutor 
que conecta o barramento de equipotencialização ao eletrodo de 
aterramento. E, segundo a norma NBR 5410, esse condutor deve ser 
dimensionado de acordo com as características do solo (caso este esteja 
enterrado no solo), da classe de proteção e do material do cabo (BRASIL, 
2004). A tabela a seguir mostra como as características do meio, no caso 
o solo para um condutor enterrado, e de proteção podem influenciar na 
seção mínima do condutor de aterramento.
Tabela 1 – Seção mínima de condutores de aterramento instalados 
de forma enterrada no solo
Protegido contra 
danos mecânicos
Não protegido 
contra danos 
mecânicos
Protegido contra 
corrosão
Cobre: 2,5 mm2
Aço: 10 mm2
Cobre: 16 mm2
Aço: 16 mm2
Não protegido contra 
corrosão
Cobre: 50 mm2 (solo 
ácido ou alcalino)
Aço: 80 mm2
Fonte: adaptada de ABNT (2004, p. 145).
38
As conexões são realizadas para garantir a continuidade elétrica entre 
dois elementos condutores. Para o caso específico de implementação 
de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, a norma 
NBR 5419-3 explicita que essa função deve ser realizada através de 
solda exotérmica ou elétrica, ou através de conexões mecânicas que 
comprimam ou pressionem os condutores (ABNT, 2015b).
Os condutores de proteção são aqueles que tem a função de realizar 
a ligação das massas (objetos, carcaças, equipamentos etc.) ao sistema 
de aterramento principal. Esses condutores precisam ser também 
dimensionados corretamente, e a norma NBR 5410 estabelece ainda 
dois métodos de dimensionamento: cálculo matemático e tabela de 
referência (ABNT, 2004). Para calcular a seção mínima S, dada em 
milímetros quadrados, do condutor de proteção a ser utilizado no 
sistema de aterramento é preciso conhecer o valor da corrente eficaz (I) 
da corrente de falha estimada, o tempo de atuação (t) do dispositivo de 
proteção utilizado para realizar o seccionamento em caso de falta e o 
fator k, que depende do material do condutor. Sendo assim, a seção S é 
calculada da seguinte maneira:
2I tS
k
= (1)
Ou então, a seção S pode ser obtida com auxílio da Tabela 2, que 
relaciona a seção dos condutores de fase e a seção mínima do condutor 
de proteção.
Tabela 2 – Seção mínima dos condutores de proteção
Seção dos condutores de 
fase Sf [mm2]
Seção mínima do condutor 
de proteção S [mm2]
Sf ≤ 16 S = Sf
16 35 S = Sf/2
Fonte: adaptada de ABNT (2004, p. 150).
39
3.1 Resistência do sistema de aterramento
Segundo a ABNT (2015b), de acordo com a NBR 5419-3, o subsistema 
de aterramento e sua respectiva malha de terra deve ser projetado de 
tal forma que seja obtida a menor resistência de aterramento possível, 
considerando a resistividade do solo local e a topologia de eletrodos 
escolhida.
Para isso, deve-se considerar todos os efeitos resistivos que podem 
influenciar no valor nominal da resistência de aterramento, que são a 
resistência relativa às conexões, a resistência relativa ao contato físico 
entre eletrodo de aterramento e o solo ao seu redor e a resistência de 
dispersão, que é aquela relativa ao solo que está no terreno no entorno 
do eletrodo.
Como recomendação específica para o sistema de proteção contra 
descargas atmosféricas, a NBR 5419-3 recomenda que seja utilizada uma 
única infraestrutura de aterramento projetada para todos os propósitos; 
ou seja, a utilização da malha e eletrodos de aterramento deve suportar 
o SPDA, o aterramento da instalação elétrica da residência e dos sinais 
que adentram o volume protegido (sinais de TV a cabo, sinais de 
telecomunicações, internet, tubulações metálicas etc.) (ABNT, 2015b).
3. Tipos de aterramento em SPDA
Um ponto muito importante é compreender a ligação conceitual entre 
o sistema de aterramento citado pela norma NBR 5410 e pela NBR 
5419, ambas normas tratam sobre a infraestrutura de aterramento, 
que contempla o eletrodo e toda a malha de aterramento (ABNT, 2004; 
2015a; 2015b). As normas estabelecem prescrições para o eletrodo de 
aterramento; porém, a NBR 5410 prescreve medidas para o aterramento 
40
voltado para a aplicação (ligação com as massas) e a NBR 5419 orienta 
no sentido da malha de proteção contra descargas atmosféricas.
Para o que se refere à proteção contra descargas atmosféricas, é 
importante se ater ao que a norma NBR 5419 prescreve. Sendo assim, 
ela possibilita duas formas de aterramento: estrutural e externo. Por sua 
vez, o sistema de aterramento estrutural aproveita as armaduras das 
fundações e da estrutura da edificação, colunas, baldrames e estruturas 
de aço, contanto que todas essas estruturas condutoras garantam a 
continuidade elétrica e proporcionem condições para o aterramento das 
massas (TERMOTÉCNICA, 2017).
Caso seja impossível o aproveitamento das armaduras das fundações, 
a ABNT (2015b, p. 17), através da norma NBR 5419-3 possibilita o uso 
de um arranjo baseado em “condutor em anel, externo à estrutura 
a ser protegida, em contato com o solo por pelo menos 80% do seu 
comprimento total, ou elemento condutor interligando as armaduras 
descontínuas da fundação (sapatas)”.
Para entender melhor conceito de aterramento através de um condutor 
externo em forma de anel, observe a Figura 1, que contém uma 
determinada propriedade com cinco edificações dentro de seu limite.
41
Figura 1 – Exemplificação de aterramento externo por condutor em 
anel
Fonte: elaborada pelo autor.
A norma especifica que, caso não seja possível utilizar a estrutura,deve-se aplicar condutores ligados em anel ao redor da estrutura. Mais 
especificamente, a norma afirma que esse eletrodo em anel deve ser 
enterrado a uma profundidade mínima de meio metro e posicionado a 
aproximadamente um metro das paredes da estrutura (ABNT, 2015b).
Ainda sobre o aterramento de estruturas dentro de uma propriedade, 
nenhuma norma obriga a interligação entre os diferentes subsistemas 
de aterramento. A única regra existente, tanto na norma de instalações 
elétricas de baixa tensão como nas instalações elétricas de média 
tensão, é que massas simultaneamente acessíveis devem estar 
vinculadas ao mesmo eletrodo de aterramento.
4.1 Equipotencialização para PDA
O subsistema de aterramento do SPDA é, em grande maioria dos casos, 
interligado a um barramento ou dispositivo de equipotencialização, que 
é quando ocorre a ligação da malha de SPDA às instalações elétricas, 
aos sistemas internos ou às partes condutivas externas e linhas 
condutores ligadas à estrutura. Essa interligação pode ser realizada 
42
de forma direta ou indireta; para ligações diretas, os condutores 
fornecem a continuidade elétrica entre o SPDA e a estrutura a ser 
equipotencializada; já a ligação indireta possui o dispositivo de proteção 
contra surto para realizar a conexão.
A equipotencialização para estruturas metálicas internas, para os casos 
nos quais o SPDA seja externo e isolado, a equipotencialização deve ser 
realizada diretamente no solo; ao passo que quanto o SPDA externo não 
é isolado, a equipotencialização deve ocorrer na base da estrutura ou 
o mais próximo possível do nível do solo, sendo que todas as ligações 
de equipotencialização para fins de PDA precisam ser retilíneas e curtas 
(ABNT, 2015b, p. 24).
Quando existem elementos condutores externos1 que adentrem o 
volume protegido, deve haver também a equipotencialização entre 
esse elemento e a malha de terra, sendo que a ligação deve ocorrer no 
ponto mais próximo do local de entrada do condutor. Além disso, caso a 
ligação direta entre esse condutor e o SPDA não seja possível, é preciso 
utilizar um dispositivo de proteção contra surtos.
Além disso, é preciso realizar a equipotencialização entre os sistemas 
elétricos e eletrônicos internos e o SPDA. No caso de condutores 
elétricos internos que possuam blindagem ou estejam alocados dentro 
de eletrodutos condutores, basta fazer a equipotencialização entre a 
blindagem/eletroduto e o barramento de equipotencialização. Porém, 
para os casos em que isso não seja válido, os condutores de proteção e 
neutro devem ser ligados ao SPDA e, consequentemente, ao subsistema 
de aterramento, através de um DPS.
Finalmente, é preciso realizar a equipotencialização entre as linhas2 
conectadas ao volume protegido. Todos os condutores, de todas 
1 Entende-se por condutor externo qualquer elemento capaz de conduzir corrente elétrica, e não necessaria-
mente um cabo condutor. Por exemplos: canos metálicos, eletrodutos, antenas, cabos, barras metálicas etc.
2 Entende-se por linhas os cabos condutores de energia elétrica destinados a fornecer a energia necessária 
aos equipamentos e aos sistemas internos ao volume protegido.
43
as linhas de entrada, devem ser equipotencializados direta ou 
indiretamente (através de DPS). Portanto, os condutores vivos devem 
ser conectados ao barramento de equipotencialização do SPDA através 
de DPS, e os condutores de proteção (PE) ou combinados (PEN: neutro + 
proteção) devem ser ligados diretamente ao subsistema de aterramento.
4. Esquemas de aterramento para finalidade 
em baixa tensão
Como já dito anteriormente, as normas NBR 5410 (Instalações Elétricas 
em Baixa Tensão), NBR 14639 (Instalações Elétricas em Média Tensão) 
e NBR 5419 (Proteção Contra Descargas Atmosféricas) tratam sobre 
sistemas de aterramento, e se refém ao mesmo eletrodo (seja ele em 
anel ou pela estrutura). Porém, cada norma direciona os estudos para a 
sua respectiva finalidade.
Uma classificação muito importante enunciada pela NBR 5410 é a 
divisão dos esquemas possíveis de aterramento para interconexão 
das massas à malha de aterramento, por isso, estudaremos a seguinte 
divisão adiante. A configuração do aterramento recebe um nome 
específico, sendo que a primeira letra representa a situação da 
alimentação em relação à terra, a segunda letra contém a situação dos 
equipamentos da instalação em relação à terra e as demais representam 
como são as disposições dos condutores neutro e de proteção.
Sendo assim, há três configurações possíveis: o esquema IT, o esquema 
TT e o esquema TN. A seguir você poderá estudar alguns desses 
esquemas, sabendo que a lista completa e características de cada são 
detalhadas pela NBR 5410 (BRASIL, 2004).
44
Figura 2 – Esquema TN-S de aterramento
Fonte: elaborada pelo autor.
Observe a Figura 2, em que é possível verificar o esquema de 
aterramento do tipo TN-S, onde há dois condutores distintos para a 
função de neutro (N) e proteção (PE); porém, o condutor de neutro é 
aterrado na entrada do circuito de alimentação. Caso seja possível e com 
os condutores corretamente dimensionados, é possível utilizar um único 
condutor com funções combinadas para neutro e proteção. Então, esse 
esquema de aterramento recebe o nome de TN-C, assim como ilustra a 
Figura 3.
Figura 3 – Esquema TN-C de aterramento
Fonte: elaborada pelo autor.
45
Assim, alguns equipamentos sensíveis ou de uso especial necessitam 
de um eletrodo específico de aterramento, para fazer a distinção entre 
aterramento da alimentação e das massas específicas. Para estes casos, 
o condutor de neutro pode ou não ser também aterrado na entrada 
de alimentação de energia. Esse esquema de aterramento é chamado 
de TT. Para melhor entender o esquema de ligação dos condutores, 
observe a figura a seguir.
Figura 4 – Esquema TT de aterramento
Fonte: elaborada pelo autor.
5. NR-10 e segurança aplicada ao SPDA
A norma regulamentadora, instituída pelo Ministério do Trabalho 
e do Emprego inicialmente no ano de 1978 e atualizada em 2016, 
estabelece um comportamento a ser seguido para garantir a segurança 
em instalações e serviços em eletricidade (BRASIL, 2016). Ou seja, ela 
contém regras que devem ser seguidas ao executar qualquer trabalho 
ligado a eletricidade. Visto que o projeto e execução de proteções contra 
descargas atmosféricas e sistemas de aterramento também faz parte 
46
de serviços com eletricidade, é importante destacar alguns pontos desta 
norma.
O primeiro ponto é a abrangência da NR-10, que é aplicada a todas 
as etapas de projeto, execução e manutenção de elementos do SEP 
(Sistema Elétrico de Potência). Sendo assim, o SPDA e aterramento se 
enquadram dentro do escopo da norma (BRASIL, 2016).
Outro ponto importante é a exigência que a norma faz da apresentação 
da documentação técnica simplificada (diagrama unifilar) para toda 
execução de SPDA; já para os projetos cuja carga instalada é superior a 
75kW, a elaboração do chapado prontuário técnico, que contém todos 
os documentos de procedimentos de segurança a serem adotados 
durante a execução e manutenção do sistema (BRASIL, 2016).
Sobre o aterramento, ainda, esta norma de segurança obriga que 
o sistema de aterramento das instalações elétricas deva seguir a 
regulamentação estabelecida pelos órgãos competentes. Ou seja, deve-
se aplicar os conceitos e limiares estabelecidos pelas três normas: NBR 
5410 no caso de instalações elétricas de baixa tensão, NBR 14639 no 
caso de instalações elétricas de média tensão e NBR 5419 para projetos 
de proteção contra descargas atmosféricas. Além disso, ela cita que o 
projeto deve definir qual é a configuração do esquema de aterramento 
e se há a conexão entre os condutores neutro e de proteção (BRASIL, 
2016).
Esses requisitos são aplicados aos projetos de SPDA e instalações de 
sistemas de aterramento em baixa tensão. Porém, caso o trabalho seja 
realizado em níveis de alta tensão e subsistemas do SEP, é preciso que 
haja um treinamento específico para aplicaçãoda NR 10 ao SEP. Um 
exemplo de norma específica de segurança aplicada ao SEP é que todo 
e qualquer trabalho em linha de alta tensão ou proximidade do SEP 
não deve ser realizado individualmente, precisando ser registrado com 
47
ordem de serviço especificando a data e local da execução (BRASIL, 
2016).
A partir de todos os conceitos, normas e regulamentações aprendidos, é 
possível entender o motivo pelo qual o sistema de aterramento precisa 
ser muito bem elaborado e seja capaz de interconectar os condutores 
de descida do SPDA, as malhas de aterramento de subestações e 
o barramento equipotencial destinado à ligação de equipamentos 
internos.
Por fim, é possível verificar que as normas de segurança pertinentes 
ao setor elétrico possuem seções específicas para tratar das práticas 
e cuidados necessários com o sistema de aterramento e com os 
elementos do sistema elétrico de potência. Para trabalhos relacionados 
ao SEP, nota-se em especial a grande importância dada à documentação 
exigida para garantir a segurança do projeto, além dos cuidados 
com materiais, equipamentos de proteção e técnicas para garantir a 
segurança dos trabalhos.
Referências Bibliográficas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 5410: instalações 
elétricas de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 5419-1: proteção 
contra descargas atmosféricas parte 1: princípios gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 
2015a.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 5419-3: Proteção 
contra descargas atmosféricas parte 3: danos físicos a estruturas e perigos à vida. 
Rio de Janeiro: ABNT, 2015b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 14039: Instalações 
Elétricas de Média Tensão de 1,0kV a 36,2kV. Rio de Janeiro: ABNT, 2005.
BRASIL. Ministério de Trabalho. NR 10: segurança em instalações e serviços em 
eletricidade. Brasília: MTE, 2016.
48
MAMEDE FILHO, J. Instalações elétricas industriais. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2007.
TERMOTÉCNICA (Belo Horizonte). Orientações para dimensionamento da malha de 
aterramento do SPDA. 2017. Disponível em: https://tel.com.br/orientacoes-para-
dimensionamento-da-malha-de-aterramento-do-spda/. Acesso em: 11 mar. 2020.
49
Projeto e dimensionamento de 
SPDA
Autoria: Lucas dos Santos Araujo Claudino
Leitura crítica: Aristóteles Ramon Dias Couto Moreno
Objetivos
• Analisar os passos essenciais a serem seguidos 
durante o projeto de um SPDA.
• Estudar e calcular os riscos e danos possíveis de 
serem causados por descargas atmosféricas em uma 
estrutura ou linha de energia.
• Projetar, dimensionar e especificar os subsistemas 
de descida e aterramento de um SPDA.
50
1. Introdução
O sistema de proteção contra descargas atmosféricas é essencial para 
garantir a segurança elétrica de qualquer estrutura ou edificação. Por 
isso, o projeto de um SPDA deve ser realizado de acordo com as normas, 
os requisitos de segurança e as análises de riscos. Somente o projeto 
corretamente elaborado garantirá que o SPDA exercerá corretamente a 
função de reduzir a probabilidade de descargas atmosféricas causarem 
danos à estrutura ou aos sistemas internos.
Para um projeto de SPDA, o primeiro passo importante é a análise 
cautelosa das normas pertinentes, pois elas ditam como devem 
ser dimensionados todos os subsistemas, inclusive quais materiais 
podem ser utilizados na construção de captores, descida, conexões, 
aterramento etc. Assim, antes de iniciar o projeto, deve-se elencar todas 
as normas, os cuidados e as recomendações a serem tomadas durante o 
projeto e sua execução.
Além disso, a análise de risco também é um ponto essencial, pois todo 
projeto de SPDA deve ser justificado através da apresentação de cálculos 
e teorias que comprovem a real necessidade e efetividade do sistema de 
proteção contra descargas atmosféricas.
2. Considerações e informações sobre a 
edificação
Todo projeto de sistema de proteção contra descargas atmosféricas 
deve se iniciar pelas considerações iniciais e pela descrição da edificação 
ou estrutura que será protegida. Portanto, para o desenvolvimento 
deste tema, será considerada uma estrutura destinada ao trabalho de 
servidores públicos. Considere também que o prédio possui 60 metros 
51
de comprimento, 40 metros de largura e 15 metros de altura, essas 
informações básicas já são suficientes para o início do projeto de SPDA 
para edificação.
Por sua vez, cálculos, considerações e recomendações do projeto devem 
ser registrados em um documento chamado memorial descritivo, que 
contém o detalhamento da metodologia utilizada, as informações da 
obra, as normas utilizadas para projeto e execução, a lista de materiais e 
outros itens que sejam importantes para o projeto. Portanto, o memorial 
descritivo deve começar elencando quais normas foram utilizadas como 
base para o projeto. No caso do projeto de um SPDA, as seguintes 
normas devem ser elencadas como essenciais:
• NBR 5419-1: Proteção contra descargas atmosféricas parte 1 – 
princípios gerais.
• NBR 5419-2: Proteção contra descargas atmosféricas parte 2 – 
gerenciamento de risco.
• NBR 5419-3: Proteção contra descargas atmosféricas parte 3 – 
danos físicos a estruturas e perigos à vida.
• NBR 5419-4: Proteção contra descargas atmosféricas parte 4 – 
sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura.
• NBR 5410: Instalações elétricas de baixa tensão.
• NBR 10898: Sistema de iluminação de emergência.
• NR-10: Segurança em instalações e serviços em eletricidade.
52
3. Projeto do SPDA e aterramento
Uma vez especificadas as normas utilizadas, você mostrará que seu 
projeto, se devidamente executado, está atendendo aos requisitos e, 
consequentemente, fornece proteção contra descargas atmosféricas.
3.1 Especificações para o subsistema de aterramento
Após elencadas as normas e as principais características da edificação, 
pode-se dar início aos cálculos, dimensionamento e escolha de 
componentes que devem fazer parte do sistema de proteção contra 
descargas atmosféricas. A seguir, detalharemos as seleções e 
dimensionamentos de materiais.
Devido às características do prédio, especifica-se um eletrodo de 
aterramento em anel enterrado a uma profundidade mínima de 60 
centímetros e distanciado de cerca de 1 metro das paredes externas da 
edificação. Como a instalação do eletrodo precisa permitir inspeções 
futuras, deve-se também especificar caixas de inspeção ao longo do 
eletrodo (ABNT, 2015c).
O eletrodo de aterramento a ser enterrado será uma cordoalha flexível 
de cobre nu com seção de 50 mm2 e hastes cravadas com diâmetro 
de 15 mm. A conexão entre hastes e condutores, por sua vez, deve ser 
feita através de solda exotérmica ou conectores de pressão específicos 
(ABNT, 2015c).
Ainda sobre a especificação de materiais a serem utilizados no SPDA, 
deve-se dimensionar o sistema de captação. Para isso, recorrendo à NBR 
5419-3, pode-se especificar uma captação feita por cabos de cobre nu 
de 35 mm2 e fita maciça de alumínio de seção 70 mm2 (ABNT, 2015c). 
O posicionamento dos captores deve ser feito através do método 
53
eletrogeométrico ou da gaiola de Faraday, partindo da dimensão do 
edifício e da classe de proteção a ser escolhida.
Além disso, outro fator fundamental durante o projeto é a especificação 
da resistência de aterramento e, consequentemente, a resistividade 
do solo. Essa característica é muito importante e deve ser aferida 
através de instrumentos de medição, como o terrômetro. Para 
especificar esse valor, deve-se recorrer à norma NBR 5419-1 e, tendo 
a classe de proteção desejada, selecionar a impedância convencional 
de aterramento e a resistividade do solo (ABNT, 2015a). Esses valores 
são apresentados na Tabela 1, sendo Z a impedância convencional 
de aterramento do subsistema de aterramento, Z1 impedância 
convencional de aterramento das partes externas e ρ a resistividade do 
solo.
Tabela 1– Especificação de impedância convencional de 
aterramento em função da classe doSPDA e da resistividade do solo
ρ [Ωm] Z1 [Ω]
Impedância convencional de 
aterramento Z [Ω]
I II III – IV
≤100 8 4 4 4
200 11 6 6 6
500 16 10 10 10
1000 22 10 15 20
2000 28 10 15 40
3000 35 10 15 60
Fonte: adaptada de ABNT (2015a, p. 61).
Além disso, todos os condutores metálicos da entrada de serviço de 
energia (carcaça de caixa de medição, transformadores e equipamentos) 
devem ser diretamente conectados ao sistema de aterramento. Após 
essas conexões, caso a medição de resistência de aterramento não 
forneça valores satisfatórios, deve-se recorrer ao tratamento do solo 
54
(para aumentar a condutividade) ou aumento do número de hastes de 
aterramento, respeitando a distância mínima entre elas.
 4.1 Especificações para o subsistema de descida
Segundo especificações da ABNT (2015c, p. 14), a fim de reduzir a 
probabilidade de falhas provenientes de descargas atmosféricas, os 
condutores de descida devem ser dispostos paralelamente, compondo o 
menor comprimento possível entre captores e aterramento e não pode 
haver emendas em um mesmo condutor. A 10 metros do solo deverá 
existir uma interligação horizontal dos condutores de descida, com a 
intenção de distribuir mais homogeneamente as correntes provindas 
das descargas, assim como especifica a Tabela 2, retirada da norma NBR 
5419-3 (ABNT, 2015c, p. 15).
Tabela 2 – Distâncias típicas aceitáveis entre anéis condutores e 
condutores de descida em função da classe do SPDA
Classe de SPDA Distância [m]
I 10
II 10
III 15
IV 20
Obs.: pode-se aceitar um 
espaçamento máximo de 
20% acima dos valores 
fornecidos nesta tabela.
Fonte: adaptada de ABNT (2015c, p. 15).
Como a edificação deste projeto é retangular, serão instalados 
condutores de descida nos quatro cantos e os cabos adicionais serão 
espaçados igualmente ao redor da estrutura. A conexão entre os 
condutores de descida e a malha de aterramento deve ser feita através 
de solda exotérmica ou conector de pressão, sendo que ao menos uma 
conexão de ensaio deve ser projetada. Essa conexão é um ponto onde a 
55
conexão possa ser aberta apenas com auxílio de uma ferramenta, para 
fins de ensaio do subsistema de descida, sendo que essa conexão não 
pode estar em contato com o solo.
 5.1 Especificações para a equipotencialização
A equipotencialização é parte essencial do SPDA e, também, deve ser 
feita de acordo com as normas vigentes. Caso haja caixas de medição, 
derivação ou caixas metálicas em geral, a sua carcaça deverá ser 
ligada ao barramento de equipotencialização principal (BEP) através de 
cabos não enterrados de cobre com seção de 16 mm2 e isolamento na 
cor verde. Essa ligação entre carcaça de caixas metálicas e BEP pode 
também ser feita de forma direta ou indireta (através do uso de DPS) 
(ABNT, 2015a, p. 24).
A equipotencialização para as linhas carregadas de alimentação elétrica 
ou de sinais deverá ser realizada de forma indireta, por meio de DPS 
para toda linha condutora. Os condutores carregados devem ser 
ligados indiretamente ao BEP mais próximo, enquanto os condutores 
de proteção (PE) e agrupados (PEN) devem ser ligados diretamente ao 
barramento de equipotencialização.
 6.1 Cálculo da necessidade do SPDA
A ABNT (2015b)., através da NBR 5419-2, formalizou um cálculo de 
análise de risco, para identificar a necessidade de instalação de SPDA 
em uma edificação. Essa análise considera diversos fatores, como a 
probabilidade de descargas atmosféricas, perigos à vida e à estrutura. 
Nesta etapa, o trabalho do projeto de um SPDA é justamente analisar o 
risco e a necessidade de um sistema de proteção, considerando o risco 
tolerável e o risco aparente.
56
Desse modo, o primeiro parâmetro importante é a densidade de 
descargas atmosféricas para a terra (Ng), cuja unidade é dada em 
descargas/km2/ano. Para este caso, considere Ng = 12,4 [descargas/
km2/ano]. O segundo parâmetro é a área de exposição equivalente, que 
é função das características da estrutura e é dada por (ABNT, 2015b, p. 
32):
 22(3 )( ) (2 )D W H LA W HL π+ += × + (4.1)
Sendo W=40 m, H=15 m e L=60 m, respectivamente, largura, altura e 
comprimento da edificação, e substituindo os valores na Equação (4.1), 
pode-se encontrar AD=17761,72 m2.
Os próximos parâmetros devem ser escolhidos a partir da análise da 
estrutura e do local onde ela está instalada, observando os valores 
possíveis fornecidos pela NBR 5419-2 (ABNT, 2015b). A Tabela 3, por sua 
vez, fornece os fatores de ponderação importantes para o projeto, bem 
como sua identificação, valor adotado e motivo da escolha do valor. Essa 
escolha é toda baseada nos valores existentes ao logo das especificações 
da norma NBR 5419-2 e da observação do local a ser protegido. (ABNT, 
2015b).
Tabela 3 – Fatores de ponderação e características para o projeto do 
SPDA
Fator Valor Motivo
CD – Fator de localização 0,5
Localizada de com objetos 
de mesma altura ou mais 
baixos ao seu redor
CI – Fator de instalação 
de linha de energia
0,5
Linha de energia 
subterrânea
CT – Fator de tipo de 
linha de energia
0,2
Linha em alta tensão com 
transformador AT/BT
CE – Fator ambiental da 
linha de energia
0,1 Linha em ambiente urbano
57
LL – Comprimento da linha de energia
60
Medida fornecida
CIS – Fator de instalação 
da linha de sinal
0,5 Linha de sinal subterrânea
CTS – Fator de tipo de 
linha de sinal
1,0 Linha de sinal
CES – Fator ambiental da 
linha de sinal
0,1 Linha em ambiente urbano
LLS – Comprimento da 
linha de sinal
1 Medida fornecida
UW – Tensão suportável 
dos sistemas de energia
13,8 kV
UWS – Tensão suportável 
dos sistemas de sinal
1,5 kV
PSPD – probabilidade de 
falha devido ao uso de 
DPS–linha de energia
0,02
Uso de DPS para proteção 
nível II
PSPDS – probabilidade 
de falha devido ao uso 
de DPS–linha de sinal
1
Ausência de DPS nas linhas 
de sinal
CLD e CLI – fator de tipo 
de linha–energia
1 e 0,2
Linha de energia com 
neutro aterrado e nenhuma 
conexão de entrada
CLDS e CLIS – fator de 
tipo de linha – sinal
1 e 0,3
Linha enterrada com 
blindagem não ligado ao 
BEP
Fonte: elaborada pelo autor.
A partir desses parâmetros, o próximo passo é o cálculo do número de 
eventos perigosos para a estrutura da edificação (ND) e o número médio 
de ocorrência perigosas devido às descargas próximas a estrutura (Nm), 
que são encontrados respectivamente pelas Equações 4.2 e 4.3.
 6 610 17761,72 0,5 10 0,110112, 4D G D DN N A C − −× × × × × == = × (4.2)
58
 6 6 810 8 612,4 85398,1 1 10,0 9M G MN N A − −= == × × × × (4.3)
Sendo AM a área de exposição equivalente, calculada como: 
22 500 ( ) 500M LA W π= × × + + × .
Para prosseguir com a avaliação da necessidade de SPDA, visto as 
características da edificação, é preciso a identificação das zonas 
existentes no local. Como o prédio é destinado ao trabalho de servidores 
públicos, pode-se fazer a seguinte divisão:
• Zona 1: área externa (considerar 10 pessoas circulando).
• Zona 2: escritórios (considerar 60 pessoas trabalhando).
• Zona 3: central de informática (considerar 30 pessoas 
trabalhando).
Toda estrutura ou edificação que está sujeita às descargas 
atmosféricas pode sofrer dados ou perdas, sendo que elas precisam 
ser contabilizadas. A Tabela 4 relaciona dos danos e perdas possíveis 
associadas às possíveis descargas atmosféricas que atinjam a edificação.
Tabela 4 – Tipos de perdas possíveis na edificação estudada
Fonte de dano Tipo de dano Tipos de perda
Descarga 
atmosférica
D1: ferimento a 
seres vivos
L1: perda de vida 
humana
D2: danos físicos L1, L4
D3: falha 
de sistemas 
eletroeletrônicos
L4: perda 
de valores 
econômicos
Fonte: elaborada pelo autor.
Após identificados os tipos de perdas e danos possíveis na estrutura, 
é preciso calcular seus valores, pois isso será essencial para a 
determinação da necessidade de SPDA. Para esta tarefa, a norma NBR 
59
5419-2 (ABNT, 2015b) fornece as equações necessária para o cálculo 
correto, sendo que alguns parâmetros foram apresentados na Tabela 
3. As Equações 4.4, 4.5 e