ITEL SPDA

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Sérgio Ferreira de Paula Silva 1 
SPDA 
 
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Descarga Atmosférica 
Sérgio Ferreira de Paula Silva 3 
Descarga Atmosférica 
A formação de cargas nas nuvens, e a sua conseqüente descarga (raio) a terra, é um 
fenômeno natural que causa prejuízos e mortes. 
 
O homem sempre teve medo do raio. Em conseqüência, surgiram ao longo do tempo várias 
lendas, crenças e crendices a seu respeito. Deuses eram associados aos raios (Zeus, Thor). 
Várias simpatias existiam, e ainda existem, para proteger as pessoas dos raios, tais como: 
 acender velas; 
 ficar escondido; 
 rezar; 
 cobrir espelhos; 
 carregar amuleto colhido em local de queda de raio, etc.. 
Cerca de 100 relâmpagos ocorrem no mundo a cada segundo, o que equivale a cerca de 5 a 
10 milhões por dia ou cerca de 1 a 3 bilhões por ano. Há milhares de anos os raios são 
observados e estudados, mas apesar de todo o avanço tecnológico deste século, pouco 
progresso foi obtido no conhecimento do fenômeno. 
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Formação de Cargas nas Nuvens 
As correntes de ar ascendentes carregam grande quantidade de umidade. Esta 
umidade se condensa formando gotículas de água. Estas gotículas formam gotas 
maiores que pela gravidade começam a cair (neste processo vão aumentando de 
tamanho). A terra sendo negativa induz cargas positivas na parte inferior e 
negativas na parte superior das gotas. 
A gota aumenta de tamanho, tornando-se instável e fragmentando-se 
em várias gotículas menores. Neste momento, há formação de íons 
positivos e negativos 
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Formação de Cargas nas Nuvens 
Os íons positivos encontram grande quantidade de gotículas d’água arrastadas pelo ar ascendente. A 
gota ascendente (neutra), durante o choque, entrega elétrons aos íons positivos descendentes. Assim, 
a gota ascendente se torna positiva e o íon fica neutralizado. 
As gotas ascendentes (positivas) sobem até a parte superior da nuvem 
e os íons negativos se acumulam na parte inferior. 
Aproximadamente, 95% das nuvens ficam assim carregadas. Apesar deste fenômeno não ser 
bem compreendido, verifica-se que algumas nuvens ficam carregadas ao contrário. 
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A nuvem induz no solo cargas positivas, que ocupam uma área correspondente ao tamanho da 
nuvem. Como a nuvem é arrastada pelo vento, a região de cargas positivas no solo acompanha o 
deslocamento da mesma, formando praticamente uma sombra de cargas positivas. 
Neste deslocamento, as cargas positivas induzidas vão 
escalando árvores, pessoas pontes, edifícios, pára-raios, 
morros, etc. Entre a nuvem e a terra formam diferenças de 
potenciais que variam de 10 a 1.000.0000 kV, sendo que a 
nuvem encontra-se entre 300 e 5.000 metros de altura. 
Para que a descarga ocorra esta diferença de potencias 
deve ser superior à rigidez dielétrica da coluna de ar que 
separa a nuvem do solo. O ar, entre eles, não é 
homogêneo, pois contém diversas impurezas, umidade e 
ar ionizado. Estas características reduzem a intensidade do 
campo elétrico necessário ao rompimento deste dielétrico. 
Formação de Cargas nas Nuvens 
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Primeiramente, pequenos túneis de ar ionizado ficam, pelo poder das pontas, com alta concentração 
de cargas que vão, aos poucos, furando a camada da ar a procura de caminhos de baixa resistividade, 
isto é, os túneis ionizados. Estes túneis seguem um caminho tortuoso, com origem na terra e na 
nuvem. Sendo conhecidos por túneis bipolares. 
Formação da Descarga 
Quando os dois túneis estão perto, a rigidez do ar é vencida, formando 
o raio piloto (líder), descarregando parte da carga da nuvem para o 
solo numa velocidade de 1500 km/seg. 
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Depois de formado o raio piloto, existe entre nuvem e a terra um túnel (canal) de baixa resistência 
elétrica, ou seja, a nuvem está “curto-circuitada” à terra. Nestas condições ocorre o raio principal, ou 
descarga de “retorno”, que vai da terra para a nuvem com uma velocidade de 30.000 km/seg. As 
correntes deste retorno são de 2 a 200 kA. Estas descargas formam o chamado “raio” que acontece 
em frações de micro-segundos. 
Formação da Descarga 
O raio é uma gigantesca faísca elétrica, dissipada rapidamente sobre a Terra ou entre 
nuvens, causando efeitos danosos. Relâmpago é a luz gerada pelo arco elétrico do raio. 
Trovada é o ruído (estrondo) produzido pelo deslocamento do ar devido ao súbito 
aquecimento causado pela descarga. 
DEVELOPMENT OF THE LIGHTNING FLASH 
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Descarga Atmosférica 
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Descarga Atmosférica 
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Descarga Atmosférica 
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Descarga Atmosférica 
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Descarga Atmosférica 
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Precauções 
Para evitar acidentes com relâmpagos as regras de proteção pessoal listadas abaixo 
devem ser seguidas. Se possível, não saia para a rua ou não permaneça na rua durante as 
tempestades, a não ser que seja absolutamente necessário. 
 
Nestes casos, procure abrigo nos seguintes lugares: 
carros não conversíveis, ônibus ou outros veículos metálicos não conversíveis; 
em moradias ou prédios, de preferência que possuam proteção contra raios; 
em abrigos subterrâneos, tais como metros ou túneis; 
em grandes construções com estruturas metálicas; 
em barcos ou navios metálicos fechados; 
em desfiladeiros ou vales. 
 
Se estiver dentro de casa, evite: 
•usar telefone, a não ser que seja sem fio; 
•ficar próximo de tomadas e canos, janelas e portas metálicas; 
•tocar em qualquer equipamento elétrico ligado a rede elétrica. 
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Precauções 
Se estiver na rua, evite: 
 segurar objetos metálicos longos, tais como varas de pesca, tripés e tacos de golfe; 
 empinar pipas e aeromodelos com fio; 
 andar a cavalo; 
 nadar; 
 ficar em grupos. 
 
Se possível, evite os seguintes lugares que possam oferecer pouca ou nenhuma proteção 
contra raios: 
 pequenas construções não protegidas, tais como celeiros, tendas ou barracos; 
 veículos sem capota, tais como tratores, motocicletas ou bicicletas; 
 estacionar próximo a árvores ou linhas de energia elétrica. 
 
 
 
 
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Precauções 
Se possível, evite também certos locais que são extremamente perigosos durante uma 
tempestade, tais como: 
 topos de morros ou cordilheiras; 
 topos de prédios; 
 áreas abertas, campos de futebol ou golfe; 
 estacionamentos abertos e quadras de tênis; 
 proximidade de cercas de arame, varais metálicos, linhas aéreas e trilhos; 
 proximidade de árvores isoladas; 
 estruturas altas, tais como torres, linhas telefônicas e linhas de energia elétrica. 
 
 
Se você estiver em um local sem um abrigo próximo e sentir seus pêlos arrepiados ou sua 
pele coçar, está indicando que um raio está preste a cair, portanto, ajoelhe-se e curve-se 
para frente, colocando suas mãos nos joelhos e sua cabeça entre eles. Não se deite no chão. 
 
 
 
 
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Ocorrência de Raios 
 Mapa de Ocorrências de Descargas Elétricas (Raios) na última hora (60 minutos) sem animação 
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Ocorrência de Raios 
 Mapa de Ocorrências de Descargas Elétricas (Raios) na última hora (60 minutos) sem animação 
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Necessidade de Proteção 
A probabilidade de uma edificação seratingida por um raio em um ano é dada pelo 
produto da densidade de descargas atmosféricas para a terra pela área de exposição 
equivalente da edificação. 
 Freqüência média de queda de raios sobre uma determinada 
estrutura 
raios/ano NAN ged
610
Onde: 
Ae : área de exposição equivalente em [m
2]. 
Ng : densidade em [(raios/km
2)/ano] 
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Necessidade de Proteção 
Para obter a densidade de raios de uma região, a partir do seu índice cerâunico, a 
NBR 5419 recomenda a seguinte equação: 
 Densidade de Raios 
)/ano(raios/km TN 2dg
25,104,0 
Onde: 
Td : número de dias de trovoadas que ocorrem por ano em uma dada 
localidade, também conhecido como nível/índice ceráunico. 
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Necessidade de Proteção 
 Uberlândia – índice ceráunico igual a 90 
Índice Isoceráunico – NBR 5419 
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Necessidade de Proteção 
 Área de Exposição Equivalente 
2
e km hbahbaA
2)(2  
Área de exposição equivalente é a área do plano 
da estrutura prolongado em todas as direções, 
de modo a levar em consideração sua altura. 
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Necessidade de Proteção 
 Freqüência média anual admissível de danos 
 Riscos maiores que 10-3  isto é 1 em 1000 anos são 
considerados inaceitáveis 
 
 Riscos menores que 10-5  isto é 1 em 100.000 anos são, em 
geral, considerados aceitáveis. 
 
 
 
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Necessidade de Proteção 
 Fatores de ponderação de Nd 
EDCBANN d 
Fator de Ponderação A 
Tipo de Ocupação Fator A 
Casas 0,3 
Casas comantena externa 0,7 
Fábricas, oficinas e laboratórios 1 
Edifícios de escritórios, hotéis e apartamentos 1,2 
Locais de afluência de público (igrejas, museus, exposições, 
shopping centers, estádios, etc.) 
1,3 
Escolas, hospitais, creches e outras instituições, estruturas de 
múltiplas atividades 
1,7 
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Necessidade de Proteção 
 Fatores de ponderação de Nd 
EDCBANN d 
Fator de Ponderação B 
Tipo de Ocupação Fator B 
Estrutura de aço revestida, com cobertura não-metálica 0,2 
Estrutura de concreto armado, com cobertura não-metálica 0,4 
Estrutura de aço revestida, ou de concreto armado, com cobertura 
metálica 
1,0 
Estrutura de alvenaria ou concreto simples, com qualquer cobertura, 
exceto metálica ou de palha 
1,4 
Estrutura de madeira, alvenaria ou concreto simples, com cobertura 
metálica 
1,7 
Qualquer estrutura com teto de palha 1,7 
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Necessidade de Proteção 
 Fatores de ponderação de Nd 
EDCBANN d 
Fator de Ponderação C 
Conteúdo da estrutura ou efeitos indiretos Fator C 
Residências comuns, edificios de escritórios, fábricas e oficinas que 
não contenham objetos de valor ou particularmente susceptíveis a 
danos 
0,3 
Estruturas industriais e agrícolas contendo objetos particularmente 
susceptíveis a danos 
0,8 
Subestações de energia elétrica, usinas de gás, centrais telefônicas, 
estações de rádio 
1,0 
Indústrias estratégicas, monumentos antigos e prédios históricos, 
museus, galerias de arte e outras estruturas com objetos de valor 
especial 
1,3 
Escolas, hospitais, creches e outras instituições, locais de afluência de 
público 
1,7 
Sérgio Ferreira de Paula Silva 27 
Necessidade de Proteção 
 Fatores de ponderação de Nd 
EDCBANN d 
Fator de Ponderação D 
Localização Fator D 
Estrutura localizada em uma grande área contendo outras estruturas 
ou árvores da mesma altura ou mais altas 
0,4 
Estrutura localizada em área contendo poucas estruturas ou árvores 
de altura similar 
1,0 
Estrutura completamente isolada, ou que ultrapassa, no mínimo, duas 
vezes a altura de estruturas ou árvores próximas 
2,0 
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Necessidade de Proteção 
 Fatores de ponderação de Nd 
EDCBANN d 
Fator de Ponderação E 
Topografia da Região Fator E 
Planície 0,3 
Elevações moderadas, colinas 1,0 
Montanhas entre 300 e 900m 1,3 
Montanhas acima de 900m 1,7 
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 Se N ≥ 10-3  a estrutura requer SPDA 
 
Se 10-3 > N > 10-5  a conveniência de um SPDA deve ser decidida entre o 
projetista e o usuário 
 
Se N ≤ 10-5  a estrutura dispensa um SPDA 
 
Necessidade de Proteção 
 Fatores de ponderação de Nd 
EDCBANN d 







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Raios 
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Raios 
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Raios 
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Nível de Proteção 
Nível Descrição 
Eficiência 
da Proteção 
I 
Severo quanto à perda de patrimônio com riscos às 
construções adjacentes: edificações de explosivos, 
inflamáveis, indústrias químicas, nucleares, laboratórios 
bioquímicos, fábricas de munição e fogos de artifício, 
estações de telecomunicações usinas elétricas, indústrias 
com risco de incêndio, refinarias, etc. 
98% 
II 
Construções protegidas sem riscos às construções 
adjacentes: edifícios comerciais, bancos, teatros, museus, 
locais arqueológicos, hospitais, prisões, casas de repouso, 
escolas, igrejas, áreas esportivas. 
95% 
III 
Construções de uso comum: edifícios residenciais, 
indústrias, casas residenciais, estabelecimentos 
agropecuários e fazendas com estrutura em madeira. 
90% 
IV 
Construções normalmente sem a presença de pessoas: 
Galpões com sucata ou conteúdo desprezível. 
80% 
Um sistema de proteção não pode ser dito seguro para todo os níveis de descarga atmosférica. 
Assim, especialistas internacionais produziram uma estimativa estatística da eficiência do SPDA. 
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Método de Franklin (Ângulo de Proteção) 
A área de proteção é o volume 
encoberto pelo cone. 
 
 
 
tgHRp 
H 
Rp 
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Método de Franklin (Ângulo de Proteção) 
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Ângulo de proteção  em função da altura do 
captor (h) 
Nível 0-20m 21-30m 31-45m 46-60m >60m 
I 25º a a a b 
II 35º 25º a a b 
III 45º 35º 25º a b 
IV 55º 45º 35º 25º b 
a – Aplicam-se somente os métodos eltrogeométrico e Faraday. 
b – Aplica-se somente o método da gaiola de Faraday. 
 
Quando há mais de um captor o ângulo entre eles pode ser acrescido 
de 10º. 
Método de Franklin (Ângulo de Proteção) 
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Utilização de condutor 
horizontal 
Método de Franklin (Ângulo de Proteção) 
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Método de Franklin (Ângulo de Proteção) 
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Método Eletrogeométrico (esferas rolantes) 
 
 
a 
22 HHRa 
Nível Raio da Esfera 
I 20 m 
II 30 m 
III 45 m 
IV 60 m 
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Método Eletrogeométrico (esferas rolantes) 
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Método Eletrogeométrico (esferas rolantes) 
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Método Faraday (condutores em malha) 
Nível 
Largura 
da 
Malha 
Compriment
o máximo 
I 5m 10m 
II 10m 20m 
III 10m 20m 
IV 20m 40m 
Sérgio Ferreira de Paula Silva 43 
Método Faraday (condutores em malha) 
A malha pode ocupar 4 posições: 
 Ficar suspensa a certa altura da cobertura, tipo 
varal; 
Ficar suspensaa 20cm da cobertura; 
Ficar depositada sobre a cobertura; 
Ficar embutida na própria laje da cobertura. 
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Método Faraday (condutores em malha) 
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Método Faraday (condutores em malha) 
Para diminuir a possibilidade dos condutores da malha captora serem 
danificados nos pontos de impacto, algumas normas recomendam a 
colocação de pequenos captores verticais denominados terminais aéreos, com 
30 a 50 cm de altura separados por uma distância de 5 as 8 metros ao longo 
dos condutores da malha. 
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Regras Básicas 
Qualquer que seja o método escolhido para a proteção deve-se: 
 
 Instalar um condutor na periferia do teto (anel); 
 
 Instalar condutores nas periferias de todas as saliências das estruturas 
(casa de máquinas, chaminés, etc); 
 
Instalar o sistema captor, quer completando a malha (Faraday) sobre o 
teto interligado com os anéis das saliências, quer colocando hastes 
verticais de maneira que todo o teto esteja dentro do volume de proteção 
(Franklin ou eletromagnético); 
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Comparações 
Qualquer que seja o método escolhido para a proteção deve-se: 
 
 O cálculo pelo método Eletrogeométrico revela que um captor vertical 
tem uma eficiência maior do que o método de Franklin prevê, a 
tendência é o desaparecimento deste em função daquele; 
 
 O método de Faraday, para uma mesma proteção que o 
Eletrogeométrico, revela vantagens como melhor estética e menor 
geração de campos para o interior do edifício; 
 
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Descidas 
 Número de descidas e Espaçamento 
As descidas devem estar distribuídas ao longo do perímetro do prédio, 
com um espaçamento máximo definido pela tabela: 
 
Nível 
Espaçamento 
Máximo 
I 10 m 
II 15 m 
III 20 m 
IV 25 m 
Recomendações: 
 Devem ser espaçadas regularmente, de preferência 
utilizando-se uma em cada canto; 
Para estruturas com altura maior que 20 metros, as 
descidas devem ser interligadas a condutores horizontais, 
formando anéis; 
Pode ser instalada na superfície, em suportes 
apropriados, embutidos ou espaçados dependendo da 
constituição dos materiais da parede; 
Devem ser retilíneas evitando curvas e laços; 
Devem ser protegidas por eletrodutos até a altura de 
2m, acima do solo. 
Número Mínimo de 
Descidas = 2 
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Descidas 
Sérgio Ferreira de Paula Silva 50 
Descidas 
Sérgio Ferreira de Paula Silva 51 
Seção Mínima dos Condutores 
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