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Instalações Elétricas I
Prof. Fábio de Araújo Leite
FACULDADE SANTO AGOSTINHO - FSA
ENGENHARIA ELETRICA
SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA 
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS - SPDA
DETERMINAR A NECESSIDADE DE 
INSTALAÇÃO DO SPDA
O correto dimensionamento de uma instalação de proteção
contra descargas atmosféricas proporciona:
 um elevado grau de segurança às construções em geral
e
 em particular aos empreendimentos fabris,
principalmente àqueles que trabalham com produtos de
alto risco e estão localizados em região de elevado índice
ceráunico, que representa o número de dias de trovoada
por ano.
Inicialmente deve-se determinar a necessidade de instalação
do SPDA para isso, calcula-se:
Nda – densidade de raios, em raios/km²/ano, dada pela
equação:
Nt - trovoada por ano obtido do mapa isoceráunico.
Ae – área da construção, em m², dada por:
L – largura;
W – comprimento;
H – altura.
Se a edificação tiver uma geometria assimétrica, a área
de captação será obtida pela superposição das áreas de
captação correspondentes às partes de maior altura da
estrutura, conforme mostra a figura abaixo, onde temos a
superfície de captação do raio.
Npr – número provável de raios que possa atingir a 
construção é dado pela equação:
Npr = Ae x Nda x 10
-1 
O fator de ponderação final é dado pela equação:
Onde, A, B, C, D, E – fatores de ponderação das tabelas a
seguir:
A partir do valor P0 pode-se determinar a necessidade
ou não de se investir na proteção contra descargas
atmosféricas.
Níveis de Proteção
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTRUTURAS 
QUANTO AO NÍVEL DE PROTEÇÃO.
Mesmo com a instalação de um sistema de pára-raios
há sempre a possibilidade de falha desse sistema, podendo a
construção protegida, neste caso, ser atingida por uma
descarga atmosférica.
A partir dessa premissa, a IE-1024-I, determina quatro
diferentes níveis de proteção, com base nos quais devem estar
tomadas decisões de projeto mais ou menos severas. Esses
níveis de proteção estão assim definidos:
• Nível I: é o nível mais severo quanto à perda de
patrimônio. Refere-se às construções protegidas, cuja
falha no sistema de pára-raios pode provocar danos
às estruturas adjacentes, tais como as industrias
petroquímicas, de materiais explosivos, etc.
• Nível II: refere-se às construções protegidas, cuja falha
no sistema de pára-raios pode ocasionar a perda dos
bens de estimável valor ou provocar pânico aos
presentes, porém sem nenhuma conseqüência para as
construções adjacentes. Enquadram-se neste nível os
museus, teatros, estádios, etc.
• Nível III: refere-se às construções de uso comum, tais
como os prédios residenciais, comerciais e
industriais de manufaturados simples.
• Nível IV: refere-se às construções onde não é rotineira a
presença de pessoas. São feitas de material não inflamável,
sendo o produto
Classificação das Estruturas
Classificação
da Estrutura
Tipo da
Estrutura
Efeitos das
Descargas
Atmosféricas
Nível de
Proteção
Estruturas
Comuns
Residências
Perfuração da isolação das instalações elétricas, 
incêndios e danos matérias; danos normalmente 
limitados a objetos no ponto de impacto ou no 
caminho do raio.
III
Fazendas, estabelecimentos 
agropecuários
Risco direto de incêndio e tensões de passo 
perigosas; risco indireto devido à interrupção de 
energias e risco de vida para animais devido à perda 
de controles eletrônicos, ventilação, suprimento de 
alimentação e outros.
III ou IV
(ver nota b)
Teatros,escolas,
lojas de depart.,
áreas esportivas e igrejas
Danos à instalação elétrica (p.ex. iluminação) e 
possibilidade de pânico; falha do sistema de alarme 
contra incêndio, causando atraso no socorro.
II
(ver nota a)
Bancos, companhias de 
seguro,companhias comerciais e 
outros
Como acima, além dos efeitos indiretos com a perda 
de comunicação, falha dos computadores e perda de 
dados.
II
Hospitais, casas de repouso e prisões Como para escolas, além dos efeitos indiretos para 
pessoas em tratamento intensivo e dificuldade de 
resgate de pessoas imobilizadas.
II
Indústrias
Efeitos indiretos conforme o conteúdo das estruturas, 
variando de pequenos danos a prejuízos inaceitáveis e 
perda de produção.
III
Museus, locais arqueológicos Perda de patrimônio cultural insubstituível. II
Estruturas com 
risco confinado
Estações de 
telecomunicação, usinas 
elétricas indústrias com 
riscos de incêndio.
Interrupção inaceitável de serviços públicos por 
breve ou longo período de tempo; risco indireto 
para as imediações devido a incêndios e outros
I
Estruturas com 
risco para os
arredores
Refinarias, postos de 
combustível, fábrica de 
fogos, fábrica de munição
Risco de incêndio e explosão para a instalação e 
seus arredores. I
Estruturas com
risco para o meio
ambiente
Indústrias químicas, usinas 
nucleares, laboratórios 
bioquímicos
Risco de incêndio, com conseqüências 
perigosas para o local e para o meio ambiente. I
Fonte : NBR 5419/93
Notas:
a) Equipamentos eletrônicos sensíveis podem ser instalados em todos os tipos de estruturas, inclusive estruturas 
comuns. 
É impraticável a proteção total contra danos causados pelos raios dentro destas estruturas. Não obstante, devem ser
tomadas medidas de modo a limitar as consequências e a perdas de dados a um nível aceitável.
b) Estruturas de madeira: nível III; estruturas de alvenaria: nível IV; estruturas contendo produtos agrícolas (grãos) 
combustíveis sujeitos à explosão são consideradas com risco para os arredores. (NBR 5419/93).
Classificação das Estruturas
Nível de Eficiência do SPDA
Nível de 
Proteção
Eficiência da 
Proteção
I 98%
II 95%
III 90%
IV 80%
Espaçamento Médio dos Condutores de Descida
Nível de 
Proteção
Espaçamento
Médio (metros)
I 10
II 15
III 20
IV 25
Ângulo de Proteção do Para-raios tipo Franklin
Nível de
Proteção
Ângulo de Proteção (a) em graus, em função da 
altura da
ponta do captor em relação ao solo em metros.(b)
h<20 20<h<30 30<h<45 45<h<60
IV 55 45 35 25
III 45 35 25 a
II 35 25 a a
I 25 a a a
Fonte: NBR 5419/93
a) Aplicam-se somente os métodos da esfera rolante (eletrogeométrico), malha ou gaiola de Faraday;
b) Para alturas maiores que 60 metros aplica-se somente o método gaiola de Faraday.
Classificação das Estruturas
Elementos do SPDA
Captor
Os captores podem ser naturais ou não naturais.
Captores Naturais:
 São elementos condutores potencialmente expostos a
descargas atmosférica.
 Pode ser tomados como integrantes do SPDA. Estruturas
metálicas construídas por tanque e tubos com expessura
mínima de 0,5 mm de aço galvanizado.
 Coberturas metálicas de galpão.
 Já os captores não-naturais são construído de elementos 
metálicos como hastes condutora.
Condutores de descida
É o condutor metálico que faz a ligação entre o mastro
ou captor e o eletrodo de terra com sua seção é dada na
tabela abaixo:
Condutores de descida
 Estruturas metálicas de torres, postes e mastros, assim 
como as armaduras de aço interligadas de postes de 
concreto, constituem descidas naturais até a base das 
mesmas, dispensando a necessidade de condutores de 
descida paralelos ao longo da sua extensão.
 Em construções de alvenaria, ou de qualquer tipo sem 
armadura metálica interligada, deverá ser implantado um 
SPDA com descidas externas, que podem ser embutidas.
Condutores de descida
Para diminuir o risco de centelhamento perigoso, os
condutores de descida devem ser dispostos de modo que:
a) a corrente percorradiversos condutores em paralelo;
b) o comprimento desses condutores seja o menor 
possível.
Condutores de descida
Posicionamento das descidas para os SPDA isolados
Conforme o tipo de subsistema captor, deverão ser
previstas as seguintes quantidades mínimas de condutores
de descida:
a) um ou mais mastros separados - um condutor de 
descida para cada mastro (não condutor);
b) um ou mais condutores horizontais separados -
um condutor de descida na extremidade de cada 
condutor horizontal; 
c) rede de condutores - um condutor de descida 
para cada estrutura de suporte (não condutora).
Condutores de descida
O espaçamento entre os condutores de descida e as 
instalações metálicas do volume a proteger não deve ser 
inferior a 2 m.
Condutores de descida
Posicionamento das descidas para os SPDA não
isolados
Os condutores de descida devem ser distribuídos ao
longo do perímetro do volume a proteger, de modo que
seus espaçamentos médios não sejam superiores aos
indicados na tabela 2:
Condutores de descida
 Os condutores de descida não naturais devem ser
interligados por meio de condutores horizontais,
formando anéis. O primeiro deve ser o anel de
aterramento e na impossibilidade deste, um anel até no
máximo 4 m acima do nível do solo e os outros a cada 20
m de altura.
Os condutores de descida não naturais devem ser
instalados a uma distância mínima de 0,5 m de portas,
janelas e outras aberturas e fixados a cada metro de
percurso.
Instalação / tipo de parede.
A instalação dos condutores de descida deve levar em 
consideração o material da parede onde os mesmos serão 
fixados:
a) se a parede for de material não inflamável, os
condutores de descida podem ser instalados na sua
superfície ou embutidos na mesma;
b) se a parede for de material inflamável e a elevação de
temperatura causada pela passagem da corrente de
descarga atmosférica não resultar em risco para este
material, os condutores de descida podem ser
instalados na sua superfície;
Instalação / tipo de parede.
c) se a parede for de material inflamável e a elevação de 
temperatura dos condutores de descida resultar em 
risco para este material, a distância entre os condutores 
e o volume a proteger deve ser de no mínimo 10 cm 
(os suportes metálicos dos condutores de descida 
podem estar em contato com a parede).
Condutores de descida naturais
 Os pilares metálicos da estrutura podem ser utilizados
como condutores de descida naturais.
Os elementos da fachada (perfis e suportes metálicos)
poderão ser utilizados como condutores de descidas
naturais, desde que suas seções sejam no mínimo iguais às
especificadas para os condutores de descida conforme
tabela 3 (slide 23) e com a sua continuidade elétrica no
sentido vertical no mínimo equivalente.
Condutores de descida naturais
As instalações metálicas da estrutura podem ser
consideradas condutores de descida naturais (inclusive
quando revestidas por material isolante), desde que suas
seções sejam no mínimo iguais às especificadas para
condutores de descida na tabela 3 e com continuidade
elétrica no sentido vertical no mínimo equivalente.
Condutores de descida naturais
 As armaduras de aço interligadas das estruturas de
concreto armado podem ser consideradas condutores de
descida naturais, desde que:
a) cerca de 50% dos cruzamentos de barras da armadura,
incluindo os estribos, estejam firmemente amarradas com
arame de aço torcido e as barras na região de trespasse
apresentem comprimento de sobreposição de no mínimo
20 diâmetros, igualmente amarradas com arame de aço
torcido, ou soldadas, ou interligadas por conexão
mecânica adequada;
b) em alternativa, sejam embutidos na estrutura
condutores de descida específicos, com continuidade
elétrica assegurada por solda ou por conexão mecânica
adequada, e interligadas às armaduras de aço para
equalização de potencial;
c) em construções de concreto pré-moldado, seja
assegurada a continuidade elétrica da armadura de aço de
cada elemento, bem como entre os elementos adjacentes
de concreto pré-moldado.
Conexão de medição
 Cada condutor de descida (com exceção das descidas
naturais ou embutidas) deve ser provido de uma conexão
de medição, instalada próxima do ponto de ligação ao
eletrodo de aterramento. A conexão deve ser
desmontável por meio de ferramenta, para efeito de
medições elétricas, mas deve permanecer normalmente
fechada.
Métodos de Proteção quanto 
descargas atmosféricas.
Métodos de Proteção quanto descargas 
atmosféricas.
 Método Franklin:
 Método de Faraday;
 Método Eletrogeométrico; 
Método Franklin
Consiste em se determinar o volume de proteção
propiciado por um cone, cujo ângulo da geratriz com a
vertical varia segundo o nível de proteção desejado e para a
altura da construção.
Método Franklin
Método Franklin
O método de Franklin é recomendado para aplicações
em estruturas muito elevadas e de pouca área horizontal,
onde se pode utilizar uma pequena quantidade de captores.
Para o projeto de instalação de pára-raios pelo método
de Franklin utiliza a seguinte seqüência de cálculos:
a) Cálculo da Zona de Proteção.
b) Número de condutores de Descida.
c) Seção dos condutores.
Cálculo da Zona de Proteção.
Cálculo do raio da base do cone.
Número de condutores de Descida
Em função do nível de proteção desejado e do afastamento 
de descida,
Seção dos condutores.
De preferência utilizar condutores de cobre nu.
A Seção mínima dos condutores é dada em função do
tipo de material condutor e da altura da edificação,
conforme tabela 3.
Método de Franklin (Ângulo de Proteção)
Utilização de condutor 
Horizontal
Método de Franklin (Ângulo de Proteção)
Método de Faraday
Método de Michael Faraday.
O princípio básico da proteção de Michael Faraday
(1791-1867) é usar os condutores de captura em forma de
anel.
Consiste em envolver a parte superior da construção
com uma malha captora de condutores elétricos nus, cujas
as distâncias entre eles é função do nível de proteção:
O módulo da malha deverá constituir um anel fechado,
com o comprimento não superior ao dobro da sua largura.
ou seja:
L ≤ K x W
Com:
L- comprimento da malha.
W – Largura do módulo da malha dada pela tabela
acima.
K – fator de multiplicação, normalmente utilizamos 1,5.
A malha pode ocupar 4 posições:
 Ficar suspensa a certa altura da cobertura, tipo 
varal;
 Ficar suspensa a 20cm da cobertura;
 Ficar depositada sobre a cobertura;
 Ficar embutida na própria laje da cobertura.
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 cm de altura separados
por uma distância 8 metros ao longo dos
condutores da malha.
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);
Método Eletrogeométrico
Método das esferas rolantes
Método Eletrogeométrico (esferas 
rolantes)
Comparações
Qualquer que seja o método escolhido para aproteção
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;
Referências Bibliográficas
[1] COTRIM, A.A.M.B. Instalações elétricas. 5.ed. Makron, São Paulo, 
2008. 
[2] CREDER, H. Instalações elétricas residenciais. 15.ed. LTC/RJ, 
2007.
[3] NISKIER, Julio. Manual de instalações elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 
2013. 
[4] NBR 5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Norma ABNT, 
2004. 
[5] NBR 5419. Proteção de edificações contra descargas 
atmosféricas. Norma ABNT, 2004.