Sistema de proteção contra descargas atmosféricas - SPDA

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Universidade Estácio de Sá 
Campus de Santa Cruz 
 
 
 
 
 
Sistema de Proteção e medição: SPDA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor: Haroldo Giusti Lemos 
Rio de Janeiro, 10/04/2018. 
 
 
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Nome / Matrícula 
Bruno da Silva Cavalcante / 201502521512 
 
Titulo do trabalho 
 Proteção Contra Descargas Atmosféricas 
 
Introdução 
 
 NBR 5419 - Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas - Esta Norma 
fixa as condições exigíveis ao projeto, instalação e manutenção de sistemas de 
proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) de estruturas, bem como de pessoas 
e instalações no seu aspecto físico dentro do volume protegido. Esta Norma aplica-se 
às estruturas comuns, utilizadas para fins comerciais, industriais, agrícolas, 
administrativos ou residenciais, e às estruturas especiais previstas. 
 
 SPDA - É um Sistema de Proteção contra Descargas Elétricas, popularmente 
chamado de para-raios. A instalação dos Sistemas de proteção contra descargas 
atmosféricas (SPDA) é uma exigência do Corpo de Bombeiros, regulamentada pela 
ABNT segundo a Norma NBR 5419/2005, e tem como objetivo evitar e/ou minimizar o 
impacto dos efeitos das descargas atmosféricas, que podem ocasionar incêndios, 
explosões, danos materiais e, até mesmo, risco à vida de pessoas e animais. 
 
 Controle da qualidade - O controle de qualidade começa pela especificação correta, 
no projeto, nos materiais com as características previstas em norma. Todos os 
materiais deverão ser rigorosamente vistoriados e conferidos para evitar retrabalho e 
problemas legais. 
 
 Manutenção - Os SPDAs devem passar por inspeções visuais anualmente e 
inspeções completas (de acordo com o nível de proteção requerido), e nessas 
inspeções deverão ser identificadas eventuais irregularidades e, no caso, corrigidas 
imediatamente para garantir e eficiência do sistema. 
 
 Não há uma proteção 100% segura, mas sim a utilização de dispositivos de proteção 
que diminuam os riscos e a probabilidade de danos aos equipamentos e instalações 
e/ou estruturas físicas ao serem atingidas. É imprescindível a divulgação e difusão dos 
conhecimentos capazes de subsidiar a definição e a adoção de práticas eficientes para 
minimizar os efeitos destrutivos das descargas. 
 
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Desenvolvimento 
 
Atualmente existem três métodos de dimensionamento: 
 O método Franklin (ângulo de proteção) - O método de proteção por para-raios tipo 
Franklin consiste na utilização de um ou mais mastros com captores, de modo que todo 
volume da edificação a ser protegido fique dentro de uma zona espacial de proteção do 
sistema, no interior do cone de proteção criado pelo para-raios. 
 O dimensionamento por este método leva em consideração o nível de proteção e a 
altura da edificação para obter o ângulo de proteção dos captores em relação à posição 
da área de exposição analisada. 
 A norma NBR 5419:2015 estabelece os ângulos de proteção a serem utilizados na 
Figura 1 – Ângulo de proteção correspondente à classe de SPDA. 
 
 
 
 
 
 
 
Os ângulos de proteção variam de acordo com a altura dentro de cada nível de 
proteção, sendo ainda limitados por um valor de altura máxima. 
 
 
Figura 1: Imagem AltoQi. 
Figura 2: Imagens Google.com 
 
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 Método Eletrogeométrico (esfera rolante) - O método de proteção eletrogeométrico 
consiste em fazer rodar uma esfera fictícia, com raio determinado pela norma, em 
todos os sentidos e direções sobre o topo e fachadas da edificação. O objetivo é fazer 
com que os captores lançados impeçam que a esfera toque a edificação. 
 Nos locais onde essas esferas tocam a edificação, o "raio" (descarga atmosférica) 
também toca, então esses locais tem que ser protegidos, pois se o raio cair nesse local 
e não houver uma proteção, certamente haverá dados materiais e/ou pessoais. 
 As normas NBR 5419:2015 e NBR 5419:2005 estabelecem os raios das esferas de 
acordo com o nível de proteção utilizado. 
 
Figura 3: Imagem AltoQi. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Método das malhas (Gaiola de Faraday) - O método de proteção por para-raios tipo 
Gaiola de Faraday consiste em instalar um sistema de captores formado por 
condutores horizontais interligados em forma de malha, formando uma rede modular de 
condutores envolvendo todos os lados do volume a proteger (cobertura e fachadas), 
criando assim uma espécie de "gaiola". Graças a essa disposição temos um campo 
elétrico nulo em seu interior, pois as cargas se distribuem de forma homogênea na 
parte mais externa da superfície condutora. 
 O dimensionamento por este método leva em consideração o nível de proteção para 
obter as dimensões máximas das "quadrículas" que serão utilizadas na malha. 
 A norma NBR 5419:2015 estabelece os limites superiores máximos a serem utilizados 
na Tabela 2 - Tamanhos máximos das malhas para o método da Gaiola de Faraday. 
Figura 4: Imagem Google.com 
 
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 Nesta norma não existe uma relação limitada entre largura e comprimento da malha. 
Os valores adotados pelo comprimento ou pela largura são independentes e 
delimitados apenas pelo limite superior máximo. 
 A norma NBR 5419:2005 estabelece os limites superiores máximos a serem utilizados 
na Tabela 1 - Largura do módulo da malha para o método da Gaiola de Faraday. 
 
 Figura 6: Imagem AltoQi. 
 
 Quadrículas com formatos irregulares serão analisadas considerando uma projeção 
retangular, formada a partir dos vértices extremos desta. Caso essa projeção esteja 
dentro dos limites estabelecidos à quadrícula é considerada válida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5: Imagem AltoQi. 
Figura 7: Imagem AltoQi. 
 
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Dispositivo DR (Interruptor diferencial residual). 
 O dispositivo DR (Diferencial Residual) protege as pessoas e os animais contra os 
efeitos do choque elétrico por contato direto ou indireto (causado por fuga de corrente). 
Ao detectar uma fuga de corrente na instalação, o Dispositivo DR desliga o circuito 
imediatamente. 
Contato direto - A pessoa toca um condutor eletricamente carregado que está 
funcionando normalmente. 
Contato indireto - A pessoa toca algo que normalmente não conduz eletricidade, mas 
que se transformou em um condutor acidentalmente (por exemplo, devido a uma falha 
no isolamento). 
 O dispositivo DR é um interruptor automático que desliga correntes elétricas de 
pequena intensidade (da ordem de centésimos de ampère), que um disjuntor comum 
não consegue detectar, mas que podem ser fatais se percorrerem o corpo humano. 
Dessa forma, um completo e eficaz sistema de aterramento deve conter o fio terra e o 
dispositivo DR. 
 
Quando o uso do DR é obrigatório? 
 De acordo com o item 5.1.3.2.2 da norma NBR 5410, o dispositivo DR é obrigatório desde 1997 nos 
seguintes casos: 
1. Em circuitos que sirvam a pontos de utilização situados em locais que contenham chuveiro ou 
banheira. 
2. Em circuitos que alimentam tomadas situadas em áreas externas à edificação. 
3. Em circuitos que alimentam tomadas situadas em áreas internas que possam vir a alimentar 
equipamentos na área externa. 
4. Em circuitos que sirvam a pontos de utilização situados em cozinhas, copas, lavanderias, áreas de 
serviço, garagens e demais dependências internas normalmente molhadas ou sujeitas a lavagens. 
Observações: 
 A exigência de proteção adicional por dispositivo DR de alta sensibilidade se aplica às 
tomadas de corrente nominal de até 32A; 
 Quanto ao item 4, admite-se a exclusãodos pontos que alimentem aparelhos de 
iluminação posicionados a pelo menos 2,50m do chão; 
 O dispositivo DR pode ser utilizado por ponto, por circuito ou por grupo de circuitos. 
 A NBR 5410/97, norma da ABNT sobre instalações elétricas de baixa tensão, 
prescreve a separação dos circuitos de iluminação e tomadas em todos os tipos de 
edificações e aplicações, independentemente do local (quarto, sala, etc.). 
 
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 A corrente nominal (In) do dispositivo DR deve ser maior ou igual 
à corrente do disjuntor. 
 
 
Compatibilidade entre dispositivo DR e disjuntor 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esquema de Instalação do DR 
 
Figura 9: Imagem Fazfacil 
 
 Figura 8: Imagem Fazfacil 
 
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Dispositivos de Proteção Contra Surtos (DSP) 
 Os Dispositivos de Proteção contra Surtos são equipamentos desenvolvidos para 
detectar a presença de sobretensões transitórias na rede e drená-las para o sistema de 
aterramento antes que atinjam os equipamentos eletroeletrônicos. 
 Os Dispositivos de Proteção contra Surtos podem ser utilizados em diversas 
aplicações: em redes de distribuição de energia elétrica, para proteção de 
transformadores e luminárias urbanas; linhas de telecomunicações; tubulações de 
companhias de óleo e gás; painéis de energia solar fotovoltaica; quadros de 
distribuição de edificações comerciais/residenciais e até mesmo conectados às 
tomadas, acoplados aos equipamentos que desejamos proteger. 
Existem três classes de DPS: 
Classe I – Dispositivos com capacidade de corrente suficiente para drenar correntes 
parciais de um raio. É a proteção primária, utilizada em ambientes expostos a 
descargas atmosféricas diretas, como áreas urbanas periféricas ou áreas rurais. 
Instalados nos quadros primários (QGBT) de distribuição. 
Classe II – Dispositivos com capacidade para drenar correntes induzidas que penetram 
nas edificações, ou seja, os efeitos indiretos de uma descarga atmosférica. Utilizados 
em áreas urbanas e instalados nos quadros secundários de distribuição. 
Classe III – Dispositivos destinados à proteção fina de equipamentos, instalados 
próximos aos equipamentos. São utilizados para proteção de equipamentos ligados à 
rede elétrica, à linha de dados e linhas telefônicas. 
 
Observações: 
 Surto elétrico - É uma onda transitória de tensão, corrente ou potência que tem como 
característica uma elevada taxa de variação por um período curtíssimo de tempo. Ele 
se propaga ao longo de sistemas elétricos e pode causar sérios danos aos 
equipamentos eletroeletrônicos. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10: Imagem Google.com 
 
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 Os principais danos causados pelos surtos elétricos são a degradação de 
componentes; a diminuição de vida útil de equipamentos eletroeletrônicos e até mesmo 
a queima instantânea destes aparelhos. Como explicado acima, existem situações 
difíceis de prever, como a queda de um raio; mas também cenários rotineiros, onde 
equipamentos de alta tecnologia e grande valor para o dia-a-dia podem ser danificados 
causando prejuízos imensuráveis. 
 
 Descargas Atmosféricas - Sempre que um raio cai, seja diretamente ou próximo a 
uma instalação / rede elétrica, são gerados surtos. Eles podem chegar até os aparelhos 
conectados às redes elétricas, linhas de dados, como internet e TV a Cabo e linhas 
telefônicas. A grande maioria dos surtos gerados por raios são ocasionados por 
descargas indiretas. Ou seja, mesmo que o raio caia a quilômetros de distância, essa 
incidência gera um campo eletromagnético que se irradia pelo ambiente e transfere 
uma parcela do raio ao encontrar condutores metálicos. 
 
Manobras de Rede - Outra origem bastante comum do surto elétrico se dá quando 
companhias energéticas fazem chaveamentos ou manobras de redes, causando a 
interrupção na distribuição de energia em determinados bairros ou ruas. Não apenas os 
blecautes, conhecidos popularmente como apagões, mas também as tentativas de 
religamento são grandes fontes de distúrbios eletromagnéticos, incluindo o surto 
elétrico. 
 
Liga/Desliga de Máquinas - O que a grande maioria das pessoas não sabe, é que os 
surtos elétricos acontecem de maneira cotidiana devido também ao ligar e desligar de 
grandes motores. Os surtos podem ser gerados tanto por elevadores em prédios 
comerciais e residenciais; quanto por equipamentos ainda mais comuns, como 
aparelhos ar-condicionado ou máquinas de lavar. Todas as vezes que são ligados e 
desligados, estes motores geram sobretensões transitórias que podem causar danos 
imediatos, à médio e longo prazo aos equipamentos conectados à mesma rede de 
energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Referências Bibliográficas 
Montal para-raios. – O que é SPDA? 
Disponível em: http://www.montal.com.br/apostilas-guias-normas-artigos-tecnicos/noticias-
novidade-dicas-curiosidades/item/18-o-que-%C3%A9-spda.html 
Acesso em: 09/04/2018. 
Qi Suporte. – Dimensionamento do projeto de SPDA através do método Franklin - 
Disponível em: https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002602253-
Dimensionamento-do-projeto-de-SPDA-atrav%C3%A9s-do-m%C3%A9todo-Franklin 
Acesso em: 09/04/2018. 
Qi Suporte. – Método Eletrogeométrico- 
Disponível em: https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002637794-
Dimensionamento-do-projeto-de-SPDA-atrav%C3%A9s-do-m%C3%A9todo-
Eletrogeom%C3%A9trico 
Acesso em: 09/04/2018. 
Qi Suporte. – Método das malhas (Gaiola de Faraday) 
Disponível em: https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115002636274-
Dimensionamento-do-projeto-de-SPDA-atrav%C3%A9s-do-m%C3%A9todo-das-malhas-
Gaiola-de-Faraday- 
Acesso em: 10/04/2018. 
Faz fácil. – Dispositivo DR: o que é ? Para que serve? 
Disponível em: http://www.fazfacil.com.br/reforma-construcao/dispositivo-dr/2/ 
Acesso em: 10/04/2018. 
Clamper. – O que é DPS? Conheça os Dispositivos de Proteção contra Surtos 
Disponível em: http://www.clamper.com.br/2016/12/16/o-que-e-dps-dispositivos-de-protecao-
contra-surtos-eletricos/ 
Acesso em: 10/04/2018.