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REINALDO CANDIDO DE SOUZA
ABNT NBR 5419:2015 – SPDA SOB UMA VISÃO MAIS ABRANGENTE
CUIABÁ - MT
2016
	
REINALDO CANDIDO DE SOUZA
ABNT NBR 5419:2015 – SPDA SOB UMA VISÃO MAIS ABRANGENTE
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica da Instituição UNIC – Universidade de Cuiabá – Campus Barão. Orientador Pedagógico: Fabrízio L. Figueiredo Mestre em Eng. de Edificações e Saneamento Especialista em Docência no Ensino Superior
Cuiabá - MT
2016
Dedico este trabalho àqueles que são fundamentais em minha vida: minha esposa Carla e meus filhos Pedro e Heitor.
 
AGRADECIMENTOS
Agradeço a todas as pessoas que dispensaram de sua atenção e colaboração para comigo durante o período do curso de Engenharia Elétrica.
Em especial aos professores orientadores Prof. Engº Messias Pimentel Castanhede e Prof. MSc. Eng.º Fabrízio L. Figueiredo pelo empenho e paciência em me ajudar na realização deste trabalho de conclusão de curso.
Agradeço a Deus por agraciar-me com forças, principalmente nas horas mais difíceis para que eu, enfim, me tornasse um engenheiro.
À minha mãe Neusa Nelci Rinaldi (in memoriam) pela educação que me foi prestada e que, graças a ela, pude me tornar uma pessoa correta. 
À minha esposa Carla Patrícia Braga Silva Souza e meus filhos Pedro Augusto e Heitor Inácio Braga Silva Souza pelo incentivo, paciência e por compreender minha falta em momentos de maior convivência, principalmente, aos horários incomuns de estudo e pelo apoio e carinho que me nortearam neste objetivo.
“Deixe o futuro dizer a verdade, e avaliar cada um de acordo com seus trabalhos e conquistas”.
Nikola Tesla.
SOUZA, Reinaldo Candido de. ABNT NBR 5419:2015 – SPDA SOB UMA VISÃO MAIS ABRANGENTE. 2016. 50 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso para Graduação em Engenharia Elétrica – Universidade de Cuiabá – Campus Barão, Cuiabá, 2016.
RESUMO
O objetivo de se proteger as edificações e estruturas dos efeitos causados por raios e descargas atmosféricas e de possíveis danos que possam ocorrer às pessoas e animais, justifica a necessidade da elaboração de um eficiente projeto de proteção contra descargas atmosféricas que, conforme sua concepção, instalação e manutenção, atendam eficientemente aos preceitos para os quais são necessários.
A nova ABNT NBR 5419:2015 apresenta uma perspectiva mais ampla no quesito proteção, dando ênfase para a proteção dos equipamentos eletroeletrônicos presentes nas edificações quando protegidas adequadamente por um sistema de SPDA, concebido e instalado corretamente e mantido com todos os cuidados necessários para mantê-lo sempre em constantes condições para atuação.
Garante-se, assim, a integridade física dos ocupantes destes locais, garantindo sua prioridade, além da integridade das estruturas das edificações e dos aparelhos que estejam ligados nas tomadas da instalação.
Palavras-chave: SPDA, descargas, raios, proteção, NBR 5419.
SOUZA, Reinaldo Candido de. ABNT NBR 5419:2015 - SPDA UNDER A MORE COMPREHENSIVE PERSPECTIVE. 2016. 50 pgs. Trabalho de Conclusão de Curso para Graduação em Engenharia Elétrica – Universidade de Cuiabá – Campus Barão, Cuiabá, 2016.
ABSTRACT
The goal of protecting the buildings and effects of structures caused by atmospheric lightning and discharges and possible damage that may occur to people and animals, justifies the need for development of an efficient protection project against lightning which, according to its design, installation and maintenance, efficiently meet the precepts that are needed. 
The new NBR 5419:2015 provides a broader perspective in the category protection, with emphasis on the protection of electronic equipment present in the building when properly protected by a SPDA system designed and properly installed and maintained with all the care necessary to main- it always under constant conditions for performance. 
This ensures, therefore, the physical integrity of the occupants of these sites, guaranteeing their priority, plus the integrity of building structures and devices that are connected in the sockets of the installation.
Keywords: 
SPDA , discharges , lightning , protection, NBR 5419.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Mapa Isoceráunico	23
Figura 2 – Instalação Típica em Edifício	28
Figura 3 – Raio da Esfera Rolante	29
Figura 4 – Exemplos do Método de Franklin	30
Figura 5 – Dimensões máximas das "quadrículas" para o método da Gaiola de Faraday	31
Figura 6 – Conexão entre as partes da ABNT NBR 5419:2015	36
Figura 7 – Procedimento para decisão da necessidade da proteção e para selecionar as medidas de proteção	37
Figura 8 – Procedimento para avaliação da eficiência do custo das medidas de proteção	38
Figura 9 – Procedimento para avaliação da eficiência do custo das medidas de proteção	39
Figura 10 – Valores típicos de distância entre os condutores de descida e entre os anéis condutores de acordo com a classe de SPDA.	40
Figura 11 – Comprimento do eletrodo de aterramento em função da classe	42
Figura 12 – Profundidade mínima de 0,5 m com afastamento de 1,0 m da estrutura a proteger	42
Figura 13 – Arranjo de Wenner ou dos quatro pontos	48
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Valores de impedâncias convencionais de aterramento Z e Z1 de acordo com a	26
Tabela 2 – Raio da Esfera Rolante	29
Tabela 3 – Dimensões máximas das "quadrículas" para o método da Gaiola de Faraday	31
Tabela 4 – Tabelas das constantes para o cálculo da isolação elétrica	43
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANSI – American National Standards Institute
NBR – Normas Brasileira Regulamentadora
NBR 5419 – Norma de Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas
NBR 5410 – Norma de Instalações Elétricas de Baixa Tensão
NBR 7117 – Norma de Medição da Resistividade do Solo pelo Método dos Quatro Pontos (Wenner)
NR10 – norma Regulamentadora 10 – Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade
SPDA – Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	15
2.	OBJETIVOS	16
2.1.	OBJETIVO GERAL	16
2.2.	OBJETIVOS ESPECÍFICOS	16
3.	ESTRUTURA DESTE TRABALHO	17
4.	FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	18
5.	METODOLOGIA	19
6.	INTRODUÇÃO AO SPDA	20
6.1.	formação e proteção aos raios	20
6.1.1.	Origem e formação das Descargas Atmosféricas	20
6.1.1.1.	Os parâmetros dos raios	22
6.1.1.2.	Verificação da Necessidade ou não de SPDA	23
6.1.2.	Tipos de SPDA	24
6.1.2.1.	Estruturas protegidas por elementos naturais	24
6.1.2.2.	Estruturas protegidas por elementos não naturais	24
6.1.3.	Elementos do SPDA	24
6.1.3.1.	Sistema de captores	24
6.1.3.1.1.	Captores naturais	25
6.1.3.1.2.	Captores não naturais	25
6.1.3.2.	Sistema de descidas	25
6.1.3.2.1.	Sistemas de descidas naturais	25
6.1.3.2.2.	Sistemas de descidas não naturais	25
6.1.3.3.	Equipotencialização	26
6.1.3.4.	Sistemas de aterramento	26
6.1.3.4.1.	Sistemas de aterramento naturais	27
6.1.3.4.2.	Sistemas de aterramento não naturais	27
6.1.4.	Métodos de proteção	28
6.1.4.1.	Método da esfera rolante: eletrogeométrico	28
6.1.4.2.	Método de Franklin	29
6.1.4.3.	Método da Gaiola de Faraday	30
7.	SPDA CONFORME A NOVA NORMA ABNT NBR 5419/2015	32
7.1.	Estruturação da ABNT NBR 5419/2015	32
7.1.1.	Principais mudanças entre a norma ABNT NBR-5419:2005 e a nova ABNT NBR-5419:2015	33
7.1.2.	Restrições de Utilização	36
7.2.	Gerenciamento de Risco	37
7.3.	Níveis de Proteção da NBR 5419/2015	38
7.4.	Cálculo do número de descidas	39
7.5.	Aterramento	41
7.6.	Isolação elétrica do SPDA	42
7.7.	Principais etapas na criação do SPDA	44
8.	MANUTENÇÃO DO SPDA	46
8.1.	MEDIÇÕES	46
8.1.1.	Métodos para medição de aterramento	46
8.1.2.	Medição em SPDA estrutural	48
8.2.	LAUDO DE SPDA	51
8.2.1.	Periodicidade de inspeção e manutenção	51
8.2.1.1.	Periodicidade das inspeções	52
8.2.1.2.	Serviço	52
8.2.1.3.	Elaboração de relatório de inspeção e de laudo do SPDA	52
8.2.1.4.	Documentação	52
9.	CONSIDERAÇÕES FINAIS	55
10.	DISCUSSÕES	56
11.	REFERÊNCIAS57
12.	ANEXOS	58
1. INTRODUÇÃO
A necessidade de proteger as edificações e estruturas dos inconvenientes produzidos pelas descargas elétricas tem levado, ao longo dos anos, os projetistas a buscar técnicas e métodos mais eficientes e funcionais para o escoamento à terra dos raios que atingem sua superfície.
As descargas elétricas são fenômenos naturais de origem excepcional e com incidências aleatórias, impossíveis de preverem-se com efeitos igualmente impossíveis de serem controlados e combatidos.
A prevenção a ser considerada apenas pode amenizar os efeitos severos que as descargas atmosféricas podem causar. Não é possível garantir com total eficácia que os raios que atingirão determinadas superfícies serão completamente combatidos, ainda que existam todas as medidas protetivas consideradas, afinal de contas, o Brasil é um dos países em que existem maiores incidências de descargas atmosféricas. 
Mas a prevenção com o uso de equipamentos adequados e instalados conforme o risco e tipo de instalação é perfeitamente possível para garantir o nível de proteção a que se destina.
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GERAL
O objetivo deste Trabalho de Conclusão de Curso é comentar as mudanças ocorridas na norma ABNT NBR 5416, com a revisão efetuada em junho de 2015, elencando as principais e essenciais alterações para o projeto de um Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas, ou SPDA eficiente.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Os objetivos específicos a serem alcançados são apresentar as principais alterações efetuadas nesta norma para:
· Projetar Sistemas de Proteção contra Descargas atmosféricas eficientes;
· Executar, através da melhor concepção, a instalação do método de proteção mais eficiente de acordo com as características do projeto;
· Efetuar uma manutenção preventiva eficiente.
3. ESTRUTURA DESTE TRABALHO
Este trabalho é composto de três capítulos, apêndices, anexos, gráficos, tabelas, descritos abaixo de forma resumida.
No capítulo 1 é feita a introdução, onde são apresentados os motivos pelos quais são necessárias instalações de equipamentos de proteção contra descargas atmosféricas e os motivos para que isto ocorra.
O capítulo 2 trás os objetivos gerais e específicos para os quais são necessários um SPDA.
O capítulo 4 faz uma breve descrição do conteúdo que servirá como embasamento teórico para este trabalho bem como sua necessidade de aplicação.
O capítulo 5 apresenta a metodologia empregada neste trabalho com uma breve descrição dos assuntos abordados nas etapas.
O capítulo 6 apresenta os conceitos sobre a estrutura básica de um sistema de proteção em SPDA. Explicando a formação e parâmetros dos raios, verificação da necessidade de um sistema destes, os tipos e elementos de SPDA.
O capítulo 7 apresenta os aspectos relevantes na alteração desta norma dede sua última revisão.
O capítulo 8 traz informações sobre a importância da manutenção preventiva do SPDA.
O capítulo 9 traz as considerações finais acerca deste trabalho, com a respectiva conclusão.
O capítulo 10 apresenta as possibilidades de discussão e continuação a partir desta obra.
O capítulo 11 apresenta as referências bibliográficas utilizadas nesta obra.
4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Existe na ABNT, uma NBR que rege todas as regras sobre SPDA, a NBR 5419:2015, Proteção Contra Descargas Atmosféricas, divididas em quatro partes, quatro volumes. 
Nela contém todos os aspectos gerais para a elaboração de um projeto adequado e eficiente para a proteção de estruturas e edificações contra descargas atmosféricas. Existem outras normas que são levadas em consideração para a citação da NBR 5419:2015.
Com o propósito de atender aos quesitos relativos à instalações elétricas de baixa tensão, a norma NBR 5419 relaciona-se com a NBR 5410 quando esta versa no capítulo 6.4 – Aterramento e Equipotencialização onde fala sobre procedimentos e medidas de segurança neste tipo de trabalho.
A norma NR-10 – Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade, que aborda sobre os cuidados e procedimentos para a execução de serviços em equipamentos elétricos.
Para o quesito que versa sobre a medição da resistência de aterramento, a norma que regulamenta esta atividade é a ABNT NBR 7117:2012 – Medição da Resistividade do Solo pelo Método dos Quatro Pontos (Wenner), método mais comumente empregado para tal. Além destes, foram considerados alguns estudos e dissertações que abordam este mesmo tema com situações práticas.
5. METODOLOGIA 
Neste trabalho será utilizado o método de revisão bibliográfica, onde será feita a apresentação e os devidos comentários acerca da atualização da norma ABNT NBR 5419:2015.
Primeiramente serão apresentados os conceitos básicos sobre a formação e proteção aos raios, com a devida verificação da necessidade ou não do SPDA, os tipos de SPDA e seus elementos constituintes, bem como os métodos de proteção existentes.
A próxima parte abordará sobre a estruturação da nova norma, elencando suas quatro novas partes, com o devido relacionamento entre as mesmas, bem como destacar os principais passos na criação de um SPDA.
Finalmente serão apresentados os itens necessários para a manutenção do sistema, com as etapas da manutenção preventiva, periodicidade, serviços a serem executados e os devidos relatórios desses serviços.
6. INTRODUÇÃO AO SPDA
O SPDA – Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas é o equipamento responsável para reduzir danos físicos devido às descargas atmosféricas em uma estrutura, consistindo em sistemas externos e internos de proteção contra descargas atmosféricas (ABNT NBR 5419-1:2015, pg.16). 
6.1. formação e proteção aos raios
6.1.1. Origem e formação das Descargas Atmosféricas 
Uma explicação bem didática sobre a formação e modo em que ocorrem as descargas atmosféricas ocorridas nas nuvens pode ser descrita neste item, transcrevendo o texto da obra “Proteção Contra Descargas Atmosféricas”, do treinamento “Programa de Formação Técnica Continuada”, da Schneider Electric:
O termo descarga atmosférica designa genericamente as descargas que ocorrem dentro das nuvens (as intra-nuvens) entre duas nuvens próximas (as internuvens), e as entre nuvens e terra. Já se tentou na década de 50, normalizar uma nomenclatura brasileira, chamando de relâmpago as descargas dentro ou entre nuvens e de raios as descargas para terra. Como isto não foi conseguido o uso da expressão "descarga atmosférica" parece ser uma solução razoável. Na literatura encontram-se as três designações como equivalentes. O termo "faisca" parece ter sido reservado a pequenas descargas simultâneas com os raios e relâmpagos ou parte deles. É interessante observar que os aparelhos ou dispositivos usados para proteção contra os efeitos das descargas atmosféricas são designados por páraraios sugerindo que deveríamos usar o termo "raios" para as descargas entre nuvem e terra que são aquelas para as quais são construídos esses aparelhos e dispositivos.
Há várias representações e teorias para representar e explicar a formação das cargas e o modelo das nuvens. 
A representação mais comum entre os eletricistas é a representação bi-polar: a nuvem seria representada por um enorme bipolo com as cargas positivas na parte superior e as negativas na inferior. Esse bipolo teria uma altura de 10 a 15 km e extensão de alguns km2. 
Por esse modelo a diferença de temperatura entre a base e o teto da nuvem (65 a 70 graus Celsius) provoca a formação de correntes ascendentes no centro da nuvem e descendentes nas bordas. Essas correntes de ar deslocando as partículas provocaria o atrito e conseqüente carregamento, formando assim o bipolo. A diferença de velocidade entre os ventos transversais na base e no teto da nuvem pode causar uma deformação da nuvem que assume o aspecto de "bigorna". 
A existência de uma base carregada negativamente induz a separação das cargas na terra, formando-se uma área com cargas positivas sob a nuvem e com cargas negativas em regiões afastadas. 
Quando há uma descarga terra - nuvem que neutraliza a base danuvem, as cargas positivas do topo da nuvem vão neutralizar as cargas negativas da terra fechando o circuito elétrico. Enquanto a descarga ascendente tem uma secção muito pequena e alta densidade (alguns kA/cm2) a corrente descendente ocupa uma secção muito grande e a densidade é muito baixa (fração de A/m2). 
A descarga terra nuvem no modelo usado pelos eletricistas é a descarga de retorno : inicialmente tem-se uma descarga dentro da nuvem e em seguida a ela uma descarga descendente nuvem - terra (é denominada líder) de intensidade baixa. 
Quando essa descarga se aproxima da terra, as cargas desta vão se agrupando, aumentando o campo elétrico e dando origem a pequenas descargas ascendentes (lideres ascendentes). O encontro de um ou mais desses lideres ascendentes com o líder descendente (que tem alguns ramos ou braços) forma um caminho ionizado entre a nuvem e a terra pelo s 3 qual escoará uma corrente de alta intensidade denominada corrente de retorno. 
Essa descarga de retorno, sendo de grande densidade causa aquecimento do ar e a sua expansão produzindo um ruído (trovão) ouvido a 20 ou mais km de distância. A temperatura no centro do canal do raio atinge dezenas de milhares de graus Celsius e a intensidade da corrente atinge dezenas ou mesmo centenas de kilo-amperes. 
As descargas que, como as descritas acima, se originam da parte da nuvem com cargas negativas são chamadas raios negativos, acreditando-se que 90% das descargas à terra são desse tipo. Quando as nuvens são mais baixas podem ocorrer descargas originadas na parte superior que contem as cargas positivas das nuvens. Estas descargas são, regra geral, de maior intensidade que as anteriores e são denominados raios positivos. 
Nas montanhas e nas estruturas altas (como torres de telecomunicações) o líder que dá origem à descarga pode ser ascendente e a descarga de retorno será então da nuvem à terra, podendo ser negativa ou positiva. 
Os raios negativos terra - nuvem, pela sua maior frequência, são os mais estudados e os modelos existentes para proteção de estruturas ou linhas de transmissão consideram somente essas descargas. 
Para se dimensionar os componentes dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) das estruturas, no entanto, são considerados ambos os tipos de descarga (positiva e negativa) de modo que se a distribuição não for a considerada acima (90 e 10%) não será necessário alterar as normas quanto ao dimensionamento dos componentes. 
É possível que se consiga, algum dia, modelar também as descargas positivas e nesse caso poderia sim, ser necessário aumentar o número de captores (proteção pelo Modelo Eletro-Geométrico ou pelo método de Franklin) ou diminuir o espaçamento entre os condutores (método das malhas ou gaiolas). Como as estatísticas de falhas admitidas para os SPDA têm concordado com a teoria em que foram baseadas, não há, num futuro previsível necessidade de alteração dos dimensionamentos das proteções. Quanto à intensidade e duração das correntes dos raios são considerados dois tipos básicos: alta intensidade (dezenas de kA) e curta duração (dezenas de ns) e baixa intensidade (dezenas de A) e longa duração (dezenas ou centenas de ms). 
As descargas ascendentes não conseguem, na maioria dos casos, neutralizar toda a carga da nuvem e podem ocorrer no mesmo canal (ou canais derivados dele) outras descargas formando o que se convencionou chamar de raio múltiplo que pode ter até 30 ou 40 descargas, mas têm uma média de 3 ou 4 descargas. Em língua inglesa uma descarga à terra é denominada "stroke" e um conjunto de strokes da mesma descarga é denominado "flash". Entre os strokes e após o último stroke tem-se uma corrente de baixa intensidade e de longa duração. 
É interessante observar que a primeira descarga de retorno (stroke) tem maior intensidade que a segunda, mas esta tem uma taxa di/dt maior que aquela.
6.1.1.1. Os parâmetros dos raios
Para o dimensionamento dos componentes dos SPDA assim como das alturas e afastamentos de captores verticais e horizontais os parâmetros devem ser calculados levando-se em consideração o índice Densidade de descargas atmosféricas para a terra (Ng).
No Brasil, o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) disponibilizou um mapa do Brasil e mais cinco mapas das regiões brasileiras nos quais se pode obter diretamente o Ng. Este número poderá ser obtido também no seguinte link: <http://www.inpe.br/webelat/ABNT_NBR5419_Ng>. 
Este parâmetro é fundamental para o cálculo de N que é utilizado na obtenção de todos os riscos.
 
Figura 1 – Mapa Isoceráunico
Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015, pg. 97
6.1.1.2. Verificação da Necessidade ou não de SPDA
A necessidade de SPDA é verificada após criteriosa análise de riscos, coinforme a ABNT NBR 5419 – parte 2, onde são considerados o tipo de estrutura a se proteger, os tipos de perdas e riscos inerentes na estrutura, avaliação de risco para cada uma das perdas, avaliação da necessidade de proteção em comparação dos riscos com os riscos toleráveis e avaliação dos custos de proteção em decorrência do custo total de perdas com o uso ou não de proteção
6.1.2. Tipos de SPDA
Segundo Mamede (2011), os projetos de um sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas podem ser definidos, de forma geral, por dois diferentes tipos de construção, ou seja: 
6.1.2.1. Estruturas protegidas por elementos naturais
São estruturas que utilizam os próprios componentes metálicos das estruturas para captação, condução e escoamento das descargas atmosféricas para o solo.
6.1.2.2. Estruturas protegidas por elementos não naturais
São estruturas que utilizam componentes metálicos próprios para instalação sobre as estruturas para captação, condução e escoamento das descargas atmosféricas para o solo.
6.1.3. Elementos do SPDA
Segundo Mamede (2011), cujas definições permanecem as mesmas, os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, de forma geral, são constituídos de três partes bem definidas, porém intimamente interligadas, ou seja:
6.1.3.1. Sistema de captores
São os elementos condutores responsáveis por captarem os raios provenientes de descargas atmosféricas.
Estão localizados nos topos das estruturas e podem ser classificados segundo sua natureza construtiva:
6.1.3.1.1. Captores naturais
São os dispositivos expostos das próprias estruturas destinados à captação das descargas. 
6.1.3.1.2. Captores não naturais
São os dispositivos expostos instalados nas próprias estruturas destinados à captação das descargas. 
6.1.3.2. Sistema de descidas
São elementos responsáveis pelo escoamento dos raios provenientes das descargas atmosféricas desde a captação até o sistema de aterramento e podem ser classificados segundo a sua natureza construtiva (MAMEDE, 2011):
6.1.3.2.1. Sistemas de descidas naturais
São elementos condutores, normalmente partes integrantes da edificação que por sua natureza condutiva permitem escoar para o sistema de aterramento as correntes elétricas resultantes das descargas atmosféricas. 
6.1.3.2.2. Sistemas de descidas não naturais
São constituídos de elementos condutores expostos ou não, dedicados exclusivamente à condução ao sistema de aterramento da edificação das correntes elétricas dos raios que atingem os captores, instalados sobre a estrutura.
6.1.3.3. Equipotencialização
A equipotencialização deverá ser feita em uma caixa destinada para este fim, ao nível do solo, onde concentrarão todas as descidas secundárias, formando a equipotencialização principal.
Neste ponto, também, deverão ser executados os ensaios de resistência de aterramento e de continuidade das partes constituintes da instalação do SPDA.
6.1.3.4. Sistemas de aterramento
São constituídos de elementos condutores enterrados ou embutidos nas fundações das edificações responsáveis pela dispersão das correntes elétricas no solo. A rede de equipotencialização minimiza as diferenças de potencial e pode reduzir o campo magnético.
A resistividade do solo influencia diretamente os Sistemas de aterramento. Esta depende essencialmente da composiçãodo terreno (areia, argila, terra, calcário, etc.) e também do comportamento sazonal. Um solo úmido apresenta uma resistividade inferior a um terreno seco.
Tabela 1 – Valores de impedâncias convencionais de aterramento Z e Z1 de acordo com a
resistividade do solo
Fonte: ABNT NBR 5419-1:2015, pg. 61
Os sistemas de aterramento podem ser classificados segundo a sua natureza construtiva (MAMEDE, 2011):
6.1.3.4.1. Sistemas de aterramento naturais
São constituídos de elementos metálicos embutidos nas fundações das edificações e parte integrantes destas, desde que sua continuidade elétrica seja garantida. 
6.1.3.4.2. Sistemas de aterramento não naturais
São constituídos de elementos condutores instalados horizontal ou verticalmente externos à estrutura, que conduzem e dispersam as correntes da descarga atmosférica para o solo.
Alguns métodos são adotados para alcançar resultados satisfatórios:
a) Aterramentos cravados profundamente: este se tornou o método mais popular e mais econômico para obter melhores ligações a terra;
b) Eletrodos Múltiplos: quando duas ou mais hastes cravadas estão bem separadas uma da outra, elas estabelecem passagens paralelas para terra. Elas tornam-se, na realidade, resistências em paralelo e tendem a seguir a lei das resistências metálicas em paralelo. Por exemplo, duas hastes múltiplas tendem a ter 1/2 da resistência de haste, três hastes, 1/3 da resistência, etc.
c) Tratamento químico do solo: consiste em adicionar ao terreno compostos químicos que melhoram a resistência de aterramento onde não é exequível um aterramento profundo devido a pedras adjacentes. O tratamento diminui resistividade do solo adjacente à haste, proporcionando uma passagem condutora adequada.
Figura 2 – Instalação Típica em Edifício
Fonte: Site Termotécnica, acesso em maio de 2016.
6.1.4. Métodos de proteção
Os métodos de proteção que podem ser utilizados em SPDA, são:
6.1.4.1. Método da esfera rolante: eletrogeométrico
Segundo a ABNT NBR 5419:2015-3, “O adequado posicionamento do subsistema de captação na aplicação deste método ocorre se nenhum ponto da estrutura a ser protegida, entrar em contato com uma esfera fictícia rolando ao redor e no topo da estrutura em todas as direções possíveis”.
Tabela 2 – Raio da Esfera Rolante
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015, pg. 10
A figura a seguir apresenta, esquematicamente, como o modelo eletrogeométrico é aplicado por meio do método da Esfera Rolante. 
Neste caso, tem-se uma esfera de raio R rolada sobre duas estruturas com o objetivo de analisar o volume de proteção oferecido por elas, assim como as regiões que se encontram desprotegidas do impacto direto de um raio.
Figura 3 – Raio da Esfera Rolante
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015, pg. 33
6.1.4.2. Método de Franklin
O Método de Franklin nada mais é do que um caso particular do Modelo Eletrogeométrico, em que o segmento de circulo é aproximado por um segmento de reta, tangente ao circulo na altura do captor. 
Figura 4 – Exemplos do Método de Franklin
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015, pg. 31
6.1.4.3. Método da Gaiola de Faraday
Neste sistema de proteção, uma rede de condutores, lançada na cobertura e nas laterais da instalação a ser protegida, forma uma blindagem eletrostática, destinada a interceptar as descargas atmosféricas incidentes.
Elementos metálicos estruturais, de fachada e de cobertura, podem integrar esta rede de condutores, desde que atendam a requisitos específicos. 
Edificações com estrutura metálica na cobertura e continuidade elétrica nas ferragens estruturais e aterramento em fundação (ou anel) tem bom desempenho como Gaiolas de Faraday.
Galpões em estrutura metálica (colunas e cobertura) constituem-se em Gaiolas de Faraday naturais, que devem ser complementados com um aterramento adequado, preferencialmente integrado as armaduras das fundações. 
O Método de Faraday é também aplicável a edificações de grande área de cobertura, onde a adoção de outras técnicas de dimensionamento da rede captora implica a utilização de grande numero de mastros captores, que demandam uma ampla rede de condutores de interligação que, por si só́, já́ é uma aproximação de uma 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. O programa adota valores usuais, respeitando os limites superiores máximos da norma NBR 5419:2005, descritos na tabela a seguir:
Tabela 3 – Dimensões máximas das "quadrículas" para o método da Gaiola de Faraday
Fonte: site AltoQi, acesso em 10 de maio de
Figura 5 – Dimensões máximas das "quadrículas" para o método da Gaiola de Faraday
Fonte: site AltoQi, acesso em 10 de maio de
7. SPDA CONFORME A NOVA NORMA ABNT NBR 5419/2015
7.1. Estruturação da ABNT NBR 5419/2015
A nova norma ABNT NBR 5419:2015 entrou em vigor no dia 22/06/2015. Ela esta dividida em 4 partes, com assuntos divididos em:
· Parte 1: Princípios gerais
· Parte 2: Gerenciamento de risco
· Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida
· Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura
Houve uma mudança drástica entre as duas normas, onde, pode-se notar pela quantidade de paginas. A norma anterior possuía apenas 42 páginas, e a norma atual passou a ter 309 páginas.
A primeira parte trata da conceituação e apresentação dos parâmetros que servirão de base para todas as fases da concepção do SPDA.
 A segunda parte determina a necessidade técnica da existência do SPDA a partir de uma análise de risco rigorosa, que também, indicará o nível de proteção da instalação.
A terceira parte conserva boa parte do escopo geral da norma antiga, aplicável a projetos, instalação, inspeção e manutenção do SPDA e Aterramento, além de medidas mitigadoras para controlar tensão de toque e passo proveniente de descargas atmosféricas. Houve mudanças neste aspecto quanto a materiais de condutores de captação e descida, procedimentos nos testes de continuidade e arquitetura de interligação dos condutores de descida. Esta relacionada ao SPDA externo e interno
A quarta parte da norma trata basicamente de aspectos gerais referentes à proteção dos equipamentos internos, com o incremento do termo ZPR – Zona de Proteção contra Raios, enfatizando a proteção das instalações e dos equipamentos instalados,
7.1.1. Principais mudanças entre a norma ABNT NBR-5419:2005 e a nova ABNT NBR-5419:2015
As principais diferenças entre as duas edições da norma estão sendo amplamente difundidas em portais especializados e em diversos seminários pelo país. Dentre os portais que destacam estas alterações, está o portal do CETEC – Centro de Tecnologia e Informação, que publicou um artigo com os seguintes comentários:
A primeira grande mudança entre as duas normas está na quantidade de páginas. A norma anterior possuía 42 páginas, e a norma atual passou a ter aproximadamente 380 páginas.
O anexo B da norma de 2005, (análise de necessidade de proteção), na norma 2015 passou a ser chamado de Análise de Risco, onde, além dos fatores de ponderação existente, novos fatores de risco para a edificação que até então não eram analisados passaram a ser observados com mais rigor. É nesta parte da norma que são definidos: o nível de proteção e quais medidas complementares deverão ser tomadas para garantir uma proteção eficiente à edificação, pessoas e instalações.
Com relação à quantidade de métodos de proteção, não houve alteração, continuando a serem usados os métodos: dos Ângulos (Franklin), Modelo Eletrogeométrico e Método das Malhas. As maiores mudançasocorreram no Método dos Ângulos com o aumento significativo do alcance de pequenos captores, particularmente até 2 metros.
O Método das Malhas teve seus meshs (reticulados) reduzidos para: classe 1 = 5x5m; classe 2 = 10x10m; classe 3 = 15x15m e classe 4 = 20x20m. Também os espaçamentos das descidas e dos anéis horizontais passaram a ser: classe I = 10m; classe II = 10m; classe III = 15m e classe IV = 20x20m. O Método Eletrogeométrico permaneceu inalterado.
O gráfico de comprimento mínimo de eletrodo enterrado versus resistividade do solo, agora foi estendido também para nível II de proteção já que antes só havia relação direta entre os dois parâmetros no nível I.
A tabela de condutores de captação, descidas e aterramento foi aprimorada com novos materiais (aço cobreado, alumínio cobreado), e algumas dimensões mínimas e tolerâncias foram estabelecidas.
Os testes de continuidade das estruturas de concreto armado foram normalizados em duas etapas com melhor detalhamento dos seus procedimentos
A medição da resistência ôhmica do aterramento do SPDA, bem como o anterior valor sugerido de 10 ohms foi retirada da norma.
O arranjo A (aterramento pontual) foi retirado da norma, permanecendo apenas o arranjo B (em anel) circundando a edificação e interligando todas as descidas. Este anel deve estar no mínimo, 80% em contato com o solo.
As edificações com altura superior a 10 metros, deverão possuir no subsistema de captação, um condutor periférico em forma de anel, contornando toda a cobertura e afastado no máximo a 0,5m da borda.
Condutores em alumínio, mesmo com capa isolante, continuam sendo proibidos dentro de calhas de água pluvial. O cobre passa a ser permitido nestas condições.
Em paredes de material inflamável, o afastamento dos condutores passa a ser de no mínimo 10 cm. Nos demais tipos de parede, os condutores podem ser fixados diretamente sobre as mesmas, ou embutidos dentro do reboco.
A norma agora expõe com mais detalhes, a utilização de ferragens estruturais como parte do SPDA, com destaque para os sistemas que utilizam barra adicional dedicada, como forma de garantir a continuidade elétrica e a equalização de potenciais (Anexo D);
Passa a ser permitida a utilização das ferragens de estruturas de concreto protendido como parte integrante do SPDA. Os cabos de aço da estrutura protendida NÃO poderão ser utilizados como parte do SPDA.
A tabela 4 determina agora as espessuras mínimas para que estruturas metálicas (por exemplo, tanques) possam ser utilizadas no SPDA. São definidas espessuras para não haver pontos quentes (para tanques de inflamáveis e explosivos) , e pontos de perfuração (para tanques de ácidos, por exemplo);
Todas as peças e acessórios de origem ferrosa, usados no SPDA, deverão ser galvanizadas a fogo ou banhadas com 254 micrometros de cobre. Fica assim proibida a zincagem eletrolítica
A ligação que era feita entre os anéis horizontais de cintamento e as caixas de equalização secundárias não deverá mais ser executada. Deverá ser instalada uma prumada vertical para interligar as caixas de equalização secundárias à caixa de equalização principal (LEP);
O valor da resistência de aterramento de 10 ohms continua sendo recomendado , porém , em locais onde o solo apresente alta resistividade , poderão ser aceitos valores maiores, desde que sejam feitos arranjos que minimizem os potenciais de passo , e que os procedimentos sejam tecnicamente justificados;
O parágrafo sobre o congelamento do solo foi retirado;
Nos SPDA estruturais que não utilizarem a barra adicional dedicada, deverão ser feitas medições de continuidade elétrica entre diversos pontos da estrutura, pois na maioria dos casos a execução não é acompanhada pelo responsável técnico do SPDA;
Em caso de não necessidade de SPDA, deverá ser emitido um atestado através do anexo B da norma;
Para áreas classificadas o volume a ser protegido deverá ser considerado acima da área de evaporação dos gases (plano fictício);
Foi incluído um novo mapa de curvas isocerâunicas das regiões com dados mais recentes;
A norma traz no Anexo E as exigências para a medição de continuidade elétrica de ferragens;
Todas as tabela passaram a ser inseridas dentro do texto da norma;
O texto na nova norma deixa explícito que, caso o cálculo do número de descidas dê como resultado um número menor que 2, deverão ser instaladas mesmo assim, pelo menos 2 descidas para qualquer tipo de edificação. Postes metálicos não necessitam de descidas, podendo ter a sua estrutura aproveitada como descida natural.
Nos casos onde for impossível a execução do anel de aterramento inferior dentro de valetas, deverá ser feito um anel de equalização a até 4 metros acima do nível do solo;
Caso sejam utilizados cabos como condutores de descida, estes não poderão ter emendas (exceto a emenda no ponto de medição), nem mesmo com solda exotérmica. Para condutores de perfis metálicos, as emendas continuam permitidas;
Foi retirada a exigência de se banhar com chumbo, as peças e acessórios usadas no topo de chaminés;
A norma reforça a exigência de se documentar toda a instalação, através de projetos e relatórios técnicos, e de se fazer as vistorias periodicamente;
As descidas do SPDA deverão distar das tubulações de gás no mínimo 2 metros. Caso esse distanciamento não seja possível às tubulações deverão ser equalizados a cada 20 metros de altura, diretamente no SPDA ou indiretamente através de DPS (Dispositivo de Proteção de Surtos) dependendo do caso;
Em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras superiores a 40 metros, são necessários condutores de descida no interior do volume a proteger (requisito que será naturalmente atendido no caso de estruturas metálicas ou com armaduras de aço interligadas).
Figura 6 – Conexão entre as partes da ABNT NBR 5419:2015
Fonte: E-BOOK Nova NBR 5419: Ambientação
Outra alteração na nomenclatura dos termos, diz respeito ao SPDA que deixa de ser um termo amplo, para dividir espaço com o termo MPS, para, juntos comporem o novo PDA, tratando-os como a parte física, efetivamente projetada para tal, caso do primeiro e de equipamentos que auxiliem na atuação de dispositivos auxiliares de proteção, caso do segundo.
7.1.2. Restrições de Utilização
Esta Norma não se aplica às seguintes situações, conforme ABNT NBR 5419:2015-2:
· Sistemas ferroviários.
· Veículos, aviões, navios.
· Plataformas offshore.
· Tubulações subterrâneas de alta pressão.
· Tubulações.
· Linhas elétricas de energia e de sinal quando colocadas fora da estrutura.
7.2. Gerenciamento de Risco
A análise de gerenciamento de risco tornou-se a parte mais importante do processo de concepção e aplicação de um SPDA.
Na decisão da necessidade de proteção, são levados em consideração, o tipo de estrutura a proteger, os tipos possíveis de perdas a que a estrutura estará sujeita, o tipo de risco calculado conforme o tipo de perda a fim de determinar-se o risco tolerável e determinar se a estrutura já estará protegida a partir destes parâmetros.
 Caso exista a necessidade de proteção, verificar a viabilidade do melhor modelo de SPDA com seu respectivo MPS de modo a garantir a solução ideal para cada modelo de projeto.
Os procedimentos que definirão a viabilidade de um SPDA estão demonstrados abaixo:
Figura 7 – Procedimento para decisão da necessidade da proteção e para selecionar as medidas de proteção
Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015, pg. 22
	A avaliação do custo das medidas de proteção em comparação a eficiência da proteção em relação ao risco é determinado conforme o risco da edificação associado ao custo de instalação calculado a partir dos seus dados nominais ao longo do tempo, onde, daí, define-se a necessidade de um SPDA.
Figura 8 – Procedimento para avaliação da eficiência do custo das medidas de proteção
Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015, pg. 22
7.3. Níveis de Proteção da NBR 5419/2015
O SPDA possui características que são determinadas pelas características da estrutura a ser protegida e pelo nível de proteção considerado para descargas atmosféricas.
A NBR 5419/2015 apresenta as quatro classede SPDA (I a IV), conforme tabela abaixo:
Figura 9 – Procedimento para avaliação da eficiência do custo das medidas de proteção
Fonte: ABNT NBR 5419-2:2015, compilação da tabela 1
A classe pode ser caracterizada por :
· Parâmetros da descarga atmosférica;
· Raio da esfera rolante (método eletromagnético), tamanho da malha (Gaiola de Faraday) e ângulo de proteção (Frankilin);
· Distância entre condutores de descida e dos condutores em anel;
· Distância de segurança contra centelhamento perigoso;
· Comprimento mínimo dos eletrodos de terra.
A eficiência de cada classe de SPDA é fornecida e pela NBR 5419-2/2015 Anexo B .
A classe do SPDA requerido deve ser selecionada com base em uma avaliação de risco (NBR 5419-2/2015).
Quanto maior for a sintonia e a coordenação entre os projetos e execuções das estruturas a serem protegidas e do SPDA, melhores serão as soluções adotadas, possibilitando otimizar custo dentro da melhor solução técnica possível.
O próprio projeto da estrutura, preferencialmente, deve viabilizar a utilização das partes metálicas deste, como componentes naturais do SPDA.
7.4. Cálculo do número de descidas
Tem o propósito de reduzir a probabilidade de danos conforme a corrente da descarga atmosférica fluindo pelo SPDA.
Os condutores de descidas devem ser arranjados a fim de proverem:
· Diversos caminhos paralelos para corrente elétrica;
· Menor comprimento possível do caminho da corrente elétrica;
· A equipotencialização com as partes condutoras de uma estrutura deve ser feita.
Para melhor distribuição das correntes das descargas atmosféricas devem ser consideradas interligações horizontais com os condutores de descida, ao nível do solo, e em intervalos entre 10 a 20m, conforme a classe do SPDA.
Figura 10 – Valores típicos de distância entre os condutores de descida e entre os anéis condutores de acordo com a classe de SPDA.
Fonte: E-BOOK Nova NBR 5419: Ambientação
Um condutor de descida deve ser instalado, preferencialmente , em cada canto saliente da estrutura, além dos condutores impostos pela distância de segurança.
Não é recomendável que os condutores de descida sejam instalados em calhas ou tubulações pluviais mesmo que sejam cobertos por matérias isolantes. A umidade nos dutos pluviais aumenta a possibilidade de corrosão.
Figura 10 – Espaçamento médio dos condutores de descida não naturais conforme nível de proteção
Fonte: E-BOOK Nova NBR 5419: Ambientação
7.5. Aterramento
Conforme a ABNT NBR 5419:2015 – 3, quando se tratar da dispersão da corrente da descarga atmosférica (comportamento em alta frequência) para a terra, o método mais importante de minimizar qualquer sobretensão potencialmente perigosa é estudar e aprimorar a geometria e as dimensões do subsistema de aterramento. Deve-se obter a menor resistência de aterramento possível, compatível com o arranjo do eletrodo, a topologia e a resistividade do solo no local.
Sob o ponto de vista da proteção contra descargas atmosféricas, uma única infraestrutura de aterramento integrada é preferível e adequada para todos os propósitos, ou seja, o eletrodo deve ser comum e atender à proteção contra descargas atmosféricas, sistemas de energia elétrica e sinal (telecomunicações, TV a cabo, dados etc.).
Para o eletrodo de aterramento em anel, o raio médio (Re) da área abrangida pelos eletrodos não pode ser inferior ao comprimento I1 do eletrodo:
				
O eletrodo de aterramento em anel deve ser enterrado na profundidade de no mínimo 0,5m e ficar posicionado em uma distância de aproximadamente 1m ao redor das paredes externas
Figura 11 – Comprimento do eletrodo de aterramento em função da classe
Fonte: ABNT NBR 5419:2015, parte 3
Figura 12 – Profundidade mínima de 0,5 m com afastamento de 1,0 m da estrutura a proteger
Fonte: ABNT NBR 5419:2015, parte 3
7.6. Isolação elétrica do SPDA
Conforme a ABNT NBR 5419:2015 – 3, a isolação elétrica entre o subsistema de captação ou de condutores de descida e as partes metálicas estruturais, instalações metálicas e sistemas internos, representa uma distância de segurança entre essas partes.
A isolação elétrica evita indução eletromagnética e centelhamento perigoso.
A distância de isolação elétrica entre as partes metálicas e o SPDA externo, deve ser superior a distância de segurança, conforme equação abaixo:
 : depende do nível de proteção escolhido para o SPDA.
: depende da corrente da descarga atmosférica pelos condutores de descida.
: depende do material isolante.
: é o comprimento expresso em metros (m), ao longo do subsistema de captação ou de descida, desde o ponto onde a distância de segurança deve ser considerada até a equipotencialização mais próxima.
Tabela 4 – Tabelas das constantes para o cálculo da isolação elétrica
Fonte: ABNT NBR 5419-3:2015, pg. 10
7.7. Principais etapas na criação do SPDA
Para a criação do SPDA, alguns passos e cuidados devem ser tomados na elaboração de projetos. Daremos inicialmente mais ênfase a prédios pois são as edificações mais complexas de dimensionamento e também as que em geral sofrem maiores danos principalmente no tocante a descargas laterais.
· O primeiro passo consiste em fazer os cálculos da parte 2 da NBR5419/2015 para determinar a classe de proteção e a proteção interna.
· Ao projetar a captação o primeiro passo consiste em distribuir condutores metálicos pela periferia da edificação, com fechamentos de acordo com a tabela anexa distribuindo as descidas também de acordo com a tabela anexa. Deverá ser dada preferência para as quinas da edificação.
· O uso de mastros com captores Franklin em prédios altos, visam a proteção localizada de antenas e outras estruturas existentes no topo da edificação, devendo o restante do prédio ser protegido pelos cabos que compõem a malha da Gaiola de Faraday.
· As descidas deverão ser distribuídas ao longo do perímetro do prédio, de acordo com o nível de proteção com preferência para os cantos. Este espaçamento deverá ser médio e sempre arredondado para cima. Um cuidado deverá ser tomado ao especificar os condutores de descida, pois edificações com altura superior a 20 metros, estão expostas a descargas laterais, assumindo assim também a função de captor.
· Caso o prédio esteja com a estrutura de concreto executada e o reboco não tenha ainda sido iniciado, os condutores (de cobre) poderão ser fixados por baixo do reboco, eliminando assim os efeitos estéticos indesejáveis.
· Para edificações com a fachada já pronta, os cabos (descidas e anéis de cintamento) poderão ser fixados diretamente sobre o acabamento. Neste caso, poderá ser usada a barra chata de alumínio minimizando substancialmente os efeitos estéticos.
· Os anéis de cintamento deverão ser executados até a captação, podendo também serem fixados por baixo do reboco (cobre) ou por cima do acabamento da fachada com cabo de Alumínio ou barra chata de alumínio.
· Quanto a malha de aterramento consiste em circundar a edificação com cabo de cobre nu # 50mm2 a 50 cm de profundidade, formando um anel fechado, e colocar uma haste de aterramento tipo “Copperweld” de alta camada (250 μ) em cada descida, conectada ao anel através de soldas exotérmicas.
· A equalização de potenciais, como já foi mencionado, deverá ser executada no nível do solo, e no nível dos anéis de cintamento horizontal.
8. MANUTENÇÃO DO SPDA
8.1. MEDIÇÕES 
8.1.1. Métodos para medição de aterramento
No artigo escrito por Jobson Modena e Hélio Sueta na revista O Setor Elétrico, eles descrevem o projeto da norma ABNT NBR 7117, que estabelece os requisitos para a medição da resistividade e a determinação da estratificação do solo. 
O texto apresenta diversos métodos de medição com vários arranjos para o método dos quatro eletrodos. Lembrando que resistividade elétrica do solo ou resistividade do solo é a resistência entre faces opostas do volume de solo, consistindo em um cubo homogêneo e isótropo cuja aresta mede uma unidade de comprimento. 
O solo tem uma composição bastante heterogênea, sendo que o valor da sua resistividade pode variar de local para local em função dotipo (argila, calcário, areia, granito, etc.), do nível de umidade (seco, molhado), da profundidade das camadas, da idade de formação geológica, da temperatura, da salinidade e de outros fatores naturais. A resistividade do solo geralmente é afetada também por fatores externos, como contaminação e compactação do solo. 
O solo é, geralmente, constituído por diversas camadas, sendo que cada camada apresenta um valor de resistividade e uma espessura. A determinação destes valores e a estratificação do solo são muito importantes para o cálculo das características do sistema de aterramento, essenciais para o desenvolvimento dos projetos e estudos, assim como para a determinação de potenciais de passo e solo. 
O projeto de norma apresenta exemplos que representam solo real (a) e o solo estratificado (b).
São apresentados também os seguintes métodos de medição:
· Amostragem física do solo 
· Método da variação de profundidade 
· Método dos dois pontos 
· Método dos quatro eletrodos, com os seguintes arranjos: 
· Arranjo do eletrodo central 
· Arranjo de Lee 
· Arranjo de Wenner 
· Arranjo Schlumberger – Palmer 
Descreveremos aqui, apenas o método mais comumente empregado na medição da resistência de aterramento de SPDA, que é o método de quatro pontos ou Wenner.
O arranjo dos quatro pontos igualmente espaçados, mais conhecido como arranjo de Wenner é o mais conhecido e utilizado. Antes da revisão, a NBR 7117 tratava apenas deste método. C1 e C2 são os eletrodos de corrente. A tensão é medida entre os eletrodos P1 e P2 do arranjo. Sendo “a” a distância entre eletrodos adjacentes e “b” a profundidade de cravação destes, a resistividade em função de a e b é dada por: 
Na prática, são usados quatro eletrodos localizados em uma linha reta em intervalos ‘a’, enterrados a uma profundidade que não exceda a 10% de “a”. Quando b ≤ a/10, a equação pode ser simplificada pela fórmula: 
Devem ser realizadas diversas medições com vários espaçamentos entre eletrodos para a obtenção da variação da resistividade com a profundidade.
Figura 13 – Arranjo de Wenner ou dos quatro pontos
Fonte: Revista O Setor Elétrico. Fascículo 11
8.1.2. Medição em SPDA estrutural
Ensaios de medição são fundamentais para se comprovar a eficácia de Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) estruturais, garantindo assim a continuidade elétrica em pilares, vigas e lajes.
A ideia de se utilizar a ferragem do concreto armado com a finalidade de condução e dispersão para corrente de raios em descidas foi consequência do uso dessas mesmas estruturas metálicas em sistemas de aterramentos. Historicamente, a primeira utilização conhecida das ferragens do concreto armado para fins de aterramento data da Segunda Guerra Mundial, quando o engenheiro Herb Ufer idealizou um sistema para depósitos de bombas de uma base aérea, com o objetivo de protegê-los contra descargas atmosféricas e eletricidade estática. Após anos, Ufer inspecionou novamente as instalações e chegou à conclusão de que eletrodos de aterramento utilizando armaduras de concreto resultavam em uma resistência de aterramento mais robusta e ainda com menor valor quando comparados às resistências compostas por somente hastes, especialmente em regiões de solos com valores relativamente altos de resistividade. Por causa dessa descoberta, o uso de armaduras e/ou cabos e hastes inseridas nas fundações é também conhecido por aterramento Ufer.
Como a experiência mostrou que os resultados estavam de acordo com o esperado, passou-se então a também utilizar a ferragem estrutural como subsistema de descida. No Brasil, a utilização do SPDA estrutural é orientada pela norma ABNT NBR 5419 desde 1993, sendo que, em outros países, a normalização já vem sendo utilizada há décadas.
De acordo com a última revisão da ABNT NBR 5419, de 2015, existem duas opções para esse sistema. A primeira consiste em simplesmente usar as ferragens do concreto armado como descidas naturais, desde que garantida a continuidade elétrica da ferragem dos pilares, verticalmente. A segunda opção, à qual a norma dedica um anexo específico para sua descrição e exigências, faz uso de uma barra de aço galvanizada a fogo adicional às ferragens existentes. Essa barra tem a suposta função específica de garantir a continuidade desde o solo até o topo do prédio. A utilização dessa barra adicional, comercialmente conhecida como re-bar (do inglês Reinforcing Bar), é defendida por profissionais que instalam SPDA com base na dificuldade do empreiteiro da obra civil em garantir a continuidade elétrica vertical das ferragens, já que não existe essa preocupação durante o processo da construção civil, uma vez que a continuidade elétrica não é necessária em termos estruturais. Também a adição de re-bars às ferragens estruturais, conforme previsto na ABNT NBR 5419, tem o objetivo de concentrar nela a maior parcela da corrente da descarga, poupando as ferragens estruturais do fluxo desta corrente. Entretanto, ao se levar em conta um efeito eletromagnético conhecido como efeito pelicular, essa ideia parece ser pouco efetiva, visto que a corrente impulsiva da descarga tende a fluir pelas ferragens periféricas, que são justamente as estruturais da edificação.
Independentemente da utilização ou não da barra adicional, a ABNT NBR 5419 exige que pelo menos 50% dos cruzamentos das barras da armadura, incluindo os estribos, estejam firmemente amarradas com arame de aço torcido. Além disso, as barras na região de trespasse deverão ter comprimento de sobreposição equivalente a vinte diâmetros, igualmente amarradas com arame de aço torcido ou soldadas, ou ainda interligadas por conexão mecânica adequada. Isso se aplica em armaduras de pilares, lajes e vigas. Essas amarrações deverão ser repetidas em todas as lajes, com todos os pilares que pertencem ao corpo do prédio. A execução desse procedimento não gera custos adicionais, pois os arames utilizados são aproveitados de sobras de outras ferragens e a execução demanda pouca mão de obra.
Em termos de aplicabilidade, além de seu óbvio uso com objetivo de se obter as devidas vantagens em construções novas, o uso de ferragem estrutural para descidas pode ser ainda feito em construções em concreto pré-moldado e em edificações já existentes, desde que observadas as devidas e as respectivas ressalvas.
Por sua vez, desde a edição de 2001, a ABNT NBR 5419 passou a contar com o Anexo E (normativo), que descreve metodologia de ensaio de armaduras para verificação da continuidade elétrica das ferragens de um edifício já construído, possibilitando assim o uso desta ferragem como parte integrante do sistema de proteção. Este ensaio, na edição de 2001, previa a verificação da continuidade utilizando uma máquina de solda, além de medições da impedância das ferragens entre alguns pontos da edificação com valores relativamente baixos de corrente, da ordem de 100 A, chegando a um mínimo de 1 A. A edição de 2005 trouxe como mudança neste anexo a retirada da máquina de solda para fazer testes de continuidade de estruturas de concreto armado, muito utilizado por profissionais, porém não adequado para esta medição. A partir deste momento passou-se a indicar a utilização de um microhmímetro.
Ainda assim, existem críticas severas ao Anexo E da norma. As principais referem-se ao fato de que, com os testes descritos nele, não é possível garantir as exigências da IEC 61024, na qual a própria ABNT NBR 5419 é baseada.
O ensaio de continuidade das armaduras deve ser realizado com equipamento capaz de injetar corrente mínima de 1 A entre os pontos extremos da armadura (entre a parte superior e a parte inferior da estrutura, procedendo a diversas medições entre pontos diferentes), medindo simultaneamente esta corrente e a queda de tensão entre os dois pontos. A resistência resultante da divisão do valor de tensão pelo valor de corrente deve resultar em, segundo a ABNT NBR 5419, inferior a 1 Ω. A medição deve ser realizada utilizando a configuração de quatro fios, sendo dois para corrente e dois para potencial.
SPDA EstruturalFonte: Site Eletromax. Acesso em maio de 2016
8.2. LAUDO DE SPDA
8.2.1. Periodicidade de inspeção e manutenção
De acordo com a ABNT NBR 5419:2015, as inspeções visam assegurar que:
· O SPDA esteja de acordo com projeto baseado na NBR 5419-1:2015, NBR 5419-2:2015, NBR 5419-3:201 e NBR 5419-4:2015.
· Todos os componentes do SPDA estão em boas condições e são capazes de cumprir suas funções; que não apresentem corrosão, e atendam às suas respectivas exigências normativas.
· Qualquer nova construção ou reforma que altere as condições iniciais previstas em projeto seja incorporado ao SPDA e que se enquadrem na Norma vigente.
· 
8.2.1.1. Periodicidade das inspeções
De acordo com a ABNT NBR 5419:2015, uma inspeção visual do SPDA deve ser feita semestralmente.
8.2.1.2. Serviço
O sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) protege a estrutura do edifício e seus ocupantes contra descargas elétricas decorrentes de fenômenos naturais, os raios.
A regularidade das inspeções é condição fundamental para a confiabilidade do SPDA, visto que os raios são fenômenos naturais e sua queda e intensidade são imprevisíveis.
O sistema de medição ôhmica é realizado em toda a inspeção periódica.
8.2.1.3. Elaboração de relatório de inspeção e de laudo do SPDA
A documentação técnica deve ser mantida no local, ou em poder do responsável pela manutenção do SPDA.
Após a inspeção periódica, será emitido um laudo técnico informando todas as irregularidades observadas, recomendando suas devidas correções imediatas ou preventivas.
8.2.1.4. Documentação
· Laudo técnico;
· Anotação de Responsabilidade Técnica (ART);
· Certificado de treinamento do profissional que realizou a inspeção;
· Ficha de equipamento de proteção individual (EPI);
· Atestado de Saúde Ocupacional com habilitação para Trabalhos em Altura (ASO).
O laudo de inspeção do sistema de proteção contra descargas atmosféricas, trata-se de documento técnico, com registro das inspeções, verificações e medições realizadas no sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) e também do sistema de aterramento elétrico. O seu objetivo é verificar a conformidade com a norma técnica brasileira ABNT NBR-5419 – Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas e a Norma Regulamentadora do Ministério do Trabalho e Emprego.
O Conselho Federal de Engenharia e Agronomia CONFEA e os Conselhos Regionais CREA estabeleceram que somente profissional Engenheiro legalmente habilitado pode emitir laudos e parecer técnico. 
A NR10 estabelece a obrigatoriedade de documento técnico que ateste a conformidade das suas instalações elétricas com as normas de segurança e também a responsabilidade solidaria do contratante e contratado.
“10.13.1 As responsabilidades quanto ao cumprimento desta NR são solidárias aos contratantes e contratados envolvidos.”
As inspeções e ensaios para emissão deste laudo devem ser executados segundo os objetivos, métodos e periodicidade prescritos na norma ABNT NBR-5419 – Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas.
Os estabelecimentos com carga instalada superior a 75kW devem constituir e manter Prontuário de Instalações Elétricas (PIE), contendo o disposto no subitem 10.2.3 – NR10 e no mínimo os itens conforme o subitem 10.2.4 especialmente para o SPDA, o subitem abaixo:
“10.2.4 Os estabelecimentos com carga instalada superior a 75 kW devem constituir e manter o Prontuário de Instalações Elétricas, contendo, além do disposto no subitem 10.2.3, no mínimo: 
b) documentação das inspeções e medições do sistema de proteção contra descargas atmosféricas e aterramentos elétricos;” 
As documentações exigidas na norma ABNT NBR-5419 que devem estar à disposição no PIE – Prontuário das Instalações Elétricas são:
a) relatório de verificação de necessidade do SPDA e de seleção do respectivo nível de proteção ou a não necessidade de instalação do SPDA deverá ser documentada através dos cálculos;
b) desenhos em escala mostrando as dimensões, os materiais e as posições de todos os componentes do SPDA, inclusive eletrodos de aterramento;
c) os dados sobre a natureza e a resistividade do solo, constando obrigatoriamente detalhes relativos às estratificações do solo, ou seja, o número de camadas, a espessura e o valor da resistividade de cada uma, se for aplicado o item 6.1-c);
d) registro de valores medidos de resistência de aterramento a ser atualizado nas inspeções periódicas ou quaisquer modificações ou reparos no SPDA.
9. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com este trabalho, foi possível compreender a maneira como é concebido um estudo para elaboração de projeto de um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas, elemento muito importante no escopo de edificações e sistemas que necessitam de proteção contra estas intempéries tão poderosas.
Com a Norma ABNT NBR 5419:2015 – Proteção Contra Descargas Atmosféricas, em sua última revisão, os procedimentos para projeto, instalação e manutenção estão abordados de forma mais ampla, possibilitando uma compreensão mais sensata no momento de buscar medidas que garantam a segurança de ocupantes e equipamentos em uma edificação.
O mercado de atuação exigirá do projetista do SPDA um conhecimento mais amplo e um pensamento mais apurado para identificar a necessidade do emprego de uma solução completa para o uso de uma instalação eficiente e protegida.
Graças à nova disposição da ABNT NBR 5419:2015, a possibilidade de elaboração de um projeto ficou descomplicada e ganhou uma gama de possibilidades mais ampla para a utilização de métodos e equipamentos que possam garantir uma maior proteção contra os severos efeitos causados por descargas atmosféricas.
10. DISCUSSÕES
Este trabalho possibilita uma discussão posterior para o desenvolvimento de novos projetos ou revisão de projetos já aplicados, uma vez que, a necessidade constante de novas possibilidades de proteção e reconfiguração de instalações existentes, fazem com que o termo SPDA seja tomado como uma espécie de desafio para alcançar o estado da arte de qualquer tipo de edificação que necessite de um sistema completo de segurança e proteção neste quesito.
Poderá ser empregado em futuros projetos de usinas, edifícios, hospitais, indústrias, estabelecimentos comerciais e de educação, enfim, a todas as edificações que se enquadrem nas faixas de atuação que esta norma abrange.
Espero que este trabalho auxilie na possibilidade de empregar as técnicas aqui difundidas como base para um novo projeto.
11. REFERÊNCIAS
MAMEDE FILHO, João. Instalações Elétricas Industriais. 8. Ed. Rio de Janeiro, RJ. LTC, 2011.
NBR 5410:2004 – Intalações Elétricas de Baixa Tensão, ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - acesso em maio de 2016.
NBR 5419:2015 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 1, Princípios Gerais, ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, junho 2015.
NBR 5419:2015 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 2, Gerenciamento de Riscos, ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, junho 2015.
NBR 5419:2015 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 3, Danos físicos as estruturas e perigos á vida, ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, junho 2015.
NBR 5419:2015 – Proteção contra descargas atmosféricas, Parte 4, Sistemas Elétricos e Eletrônicos Internos à Estrutura, ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, junho 2015.
NBR 7117:2012 – Medição da Resistividade do Solo pelo Método dos Quatro Pontos (Wenner), ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas – acesso em maio de 2016.
NR-10 – Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade, Ministério do Trabalho - acesso em maio de 2016.
12. ANEXOS