apostila_spda - termotecnica

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APOSTILA ORIENTATIVA SOBRE SPDA 
 
SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA
DESCARGAS ELÉTRICAS ATMOSFÉRICAS 
 
 
 
 
 
Edição 4
2015
Fonte : NBR-5419 / 2015 da ABNT 
TERMOTÉCNICA INDÚSTRIA E COMÉRCIO LTDA
Rua Zito Soares, 46 - Camargos - Belo Horizonte - MG - 30532-260
Telefone: (31) 3308-7000 | www.tel.com.br
 
 
Para-raios
INTRODUÇÃO
- Este trabalho tem como objetivo levar ao conhecimento de projetistas, engenheiros e outros 
interessados no assunto, algumas orientações técnicas e práticas sobre a implantação de Sistemas de 
Proteção Contra Descargas Atmosféricas, baseado em nossa larga experiência de instalação, fabricação, 
projeto e consultoria técnica. Foi usada uma linguagem acessível para facilitar o entendimento de leigos e 
pessoas com poucos conhecimentos na área elétrica. 
 
- As orientações aqui contidas foram embasadas nas Normas Técnicas NBR5419/2015. Recomendamos 
que a norma seja lida, antes de se iniciar qualquer projeto. 
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
- A �m de se evitar falsas expectativas sobre o sistema de proteção, gostaríamos de fazer os seguintes 
esclarecimentos: 
 
1 - A descarga elétrica atmosférica (raio) é um fenômeno da natureza absolutamente imprevisível e 
aleatório, tanto em relação às suas características elétricas (intensidade de corrente, tempo de duração, 
etc ), como em relação aos efeitos destruidores decorrentes de sua incidência sobre as edi�cações. 
 
2 - Nada em termos práticos pode ser feito para se impedir a "queda" de uma descarga em determinada 
região. Não existe "atração" a longas distâncias, sendo os sistemas prioritariamente receptores. 
Assim sendo, as soluções internacionalmente aplicadas buscam tão somente minimizar os efeitos 
destruidores a partir da colocação de pontos preferenciais de captação e condução segura da 
descarga para a terra. 
 
3 - A implantação e manutenção de sistemas de proteção (pára-raios) é normalizada 
internacionalmente pela IEC (International Eletrotecnical Comission) e em cada país por entidades 
próprias como a ABNT (Brasil), NFPA (Estados Unidos) e BSI (Inglaterra). 
 
4 - Somente os projetos elaborados com base em disposições destas normas podem assegurar 
uma instalação dita e�ciente e con�ável. Entretanto, esta e�ciência nunca atingirá os 100 % estando, 
mesmo estas instalações, sujeitas a falhas de proteção. As mais comuns são a destruição de pequenos 
trechos do revestimento das fachadas de edifícios ou de quinas da edi�cação ou ainda de trechos de 
telhados. 
 
5 - Não é função do sistema de pára-raios proteger equipamentos eletro-eletrônicos (comando de 
elevadores, interfones, portões eletrônicos, centrais telefônicas, subestações, etc ), pois mesmo uma 
descarga captada e conduzida a terra com segurança, produz forte interferência eletromagnética, 
capaz de dani�car estes equipamentos. Para sua proteção, deverá ser contratado um projeto 
adicional, especí�co para instalação de supressores de surto individuais (protetores de linha). 
 
6 - Os sistemas implantados de acordo com a Norma, visam a proteção da estrutura das edi�cações 
contra as descargas que a atinjam de forma direta, tendo a NBR-5419 da ABNT como norma básica. 
 
7 - É de fundamental importância que após a instalação haja uma manutenção periódica anual a �m de se 
garantir a con�abilidade do sistema. São também recomendadas vistorias preventivas após reformas que 
possam alterar o sistema e toda vez que a edi�cação for atingida por descarga direta. 
 
HISTÓRICO
Ângulo de proteção correspondente à classe de SPDA
(Método Franklin)
- O raio é um fenômeno da natureza que desde os primórdios vem intrigando o homem, tanto pelo medo 
provocado pelo barulho, quanto pelos danos causados. 
 
- Para algumas civilizações primitivas o raio era uma dádiva dos deuses, pois com ele quase sempre vêm 
as chuvas e a abundância na lavoura. Para outras civilizações era considerado como um castigo e a 
pessoa que morria num acidente de raio, provavelmente havia irritado os Deuses sendo o castigo 
merecido. Havia também civilizações que glori�cavam o defunto atingido por um raio, pois ele havia sido 
escolhido entre tantos seres humanos, com direito a funeral com honras especiais. 
 
- Após tantas civilizações o homem acabou descobrindo que o raio é um fenômeno de natureza elétrica e 
por isso deve ser conduzido o mais rápidamente possível para o solo, a �m de minimizar seus efeitos 
destrutivos. 
 
- O primeiro cientista a perceber que se tratava de um fenômeno elétrico foi Benjamin Franklin ( 1752 ), que 
na época a�rmou que após a colocação de uma ponta metálica em cima de uma casa, esta atrairia os raios 
para si e a edi�cação estaria protegida contra raios, caindo estes na ponta metálica. 
 
- Após alguns anos, tomou conhecimento de edi�cações que tinham sido atingidas e o raio não havia 
caído na ponta metálica. Assim sendo, reformulou sou teoria e a�rmou que a ponta metálica seria o 
caminho mais seguro para levar o raio até o solo com segurança caso a ponta seja atingida por um raio. A 
partir daí começou-se a de�nir a região até onde esta ponta teria in�uência (séc. XVlll - Gay Lussac) e 
começou-se as esboçar os primeiros cones de proteção, cuja geratriz era função de um ângulo pré 
de�nido, resultando num cone com um raio de proteção. 
- Este ângulo foi reduzido com o passar dos anos e hoje é função do grau de exposição da edi�cação, bem 
como dos riscos materiais e humanos envolvidos. A �gura acima determina o ângulo de proteção em 
função da altura (plano de referência).
 
 
Classe do 
SPDA 
II (*) III (*) 
IV (*) 
I (*) 
2 
0
10 
20 
30 
40 
50 
60 
70 
80 
0 10 20 30 40 50 60
H m
α ° 
IEC 2095/05
 
NOTA 1 Não aplicável além dos valores marcados com *. Somente os métodos da esfera rolante
e das malhas são aplicáveis nestes casos. 
 
NOTA 2 H é a altura do captor acima do plano de referência da área a ser protegida.
NOTA 3 O ângulo não será alterado para valores de H abaixo de 2 m. 
A FENOMENOLOGIA DO RAIO
Os raios são produzidos por nuvens do tipo “cumulu-nimbus’ e se formam por um complexo processo 
interno de atrito entre partículas carregadas. Á medida que o mecanismo de auto produção de cargas 
elétricas vai aumentando , dá-se origem a uma onda elétrica que parte da base da nuvem em 
direção ao solo buscando locais de menor potencial, �cando sujeita a variáveis atmosféricas, tais como 
pressão, temperatura, etc, de�nindo assim uma trajetória rami�cada e aleatória. 
 
Essa primeira onda caracteriza o choque líder (chamado de condutor por passos) que de�ne sua posição 
de queda entre 20 a 100 metros do solo. A partir deste primeiro estágio o primeiro choque do raio deixa 
um canal ionizado entre a nuvem e o solo que dessa forma permitirá a passagem de uma avalanche de 
cargas com corrente de pico em torno de 20 KA. 
 
Após esse segundo choque violento de cargas passando pelo ar, provoca-se o aquecimento deste meio 
até 30.000 ºC, provocando a expansão do ar (trovão). 
 
Neste processo os elétrons retirados das moléculas de ar, retornam, fazendo com que a energia 
absorvida pelos mesmos na emissão, seja devolvida sob a forma de luz (relâmpago). Na maioria dos casos 
este mecanismo se repete diversas vezes no mesmo raio. 
ATUALIDADE
- Com a nova edição da norma de pára-raios, NBR5419, datada de 2015 a e�ciência dos Sistemas de 
Proteção foi substancialmente aumentada , não deixando nada a desejar em relação a normas de outros 
países , inclusive pelo fato desta ter tido a norma IEC 62305 como referência. 
 
- Atualmente existem três métodos de dimensionamento: 
 
1) Método Franklin,porém com limitações em função da altura e do Nível de proteção (ver tabela). 
 
2) Método Gaiola de Faraday ou Malha. 
 
3)Método da Esfera Rolante, Eletrogeométrico ou Esfera Fictícia.
 
- O método Franklin, devido ás suas limitações impostas pela Norma passa a ser cada vez menos usado 
em edifícios sendo ideal para edi�cações de pequeno porte. 
 
- O método da esfera Rolante é o mais recente dos três acima mencionados e consiste em fazer rolar uma 
esfera , por toda a edi�cação. Esta esfera terá um raio de�nido em função do Nível de Proteção. 
- Os locais onde a esfera tocar a edi�cação são os locais mais expostos a descargas. Resumindo 
poderemos dizer que os locais onde a esfera toca, o raio também pode tocar, devendo estes serem 
protegidos por elementos metálicos (captores Franklin ou condutores metálicos). 
Captores Milagrosos
- Com o intuito de ganhar dinheiro às custas de pessoas leigas ou desatualizadas, alguns fabricantes 
divulgam captores com ângulos majorados (tipo 80º ou mais), dispositivos arti�ciais e até �loso�as 
patéticas para tentar ganhar o espaço deixado pelos captores radioativos, que estão com sua fabricação 
proibida pela CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). 
 
- Nenhum outro método de proteção que não seja normalizado deverá ser levado a sério. As 
normas da ABNT são documentos exigidos também pelo código de defesa do consumidor. 
ELEMENTOS QUE COMPÕEM UM SISTEMA DE PROTEÇÃO
CAPTAÇÃO 
 
- Tem como função receber as descargas que incidam sobre o topo da edi�cação e distribuí-las pelas 
descidas. 
- É composta por elementos metálicos, normalmente mastros ou condutores metálicos devidamente 
dimensionados.
 
 
EXEMPLO DA PROTEÇÃO DA ESFERA ROLANTE EM EDIFÍCIOS ALTOS 
MÉTODO DA ESFERA ROLANTE
MÉTODO DA ESFERA ROLANTE
ZOOM DA CAPTAÇÃO
 
 
 
EXEMPLO DA PROTEÇÃO EM EDIFICAÇÕES BAIXAS 
 
 
DESCIDAS 
 
- Recebem as correntes distribuídas pela captação encaminhando-as o rapidamente para o solo. Para 
edi�cações com altura superior a 20 metros têm também a função de receber descargas laterais, 
assumindo neste caso também a função de captação.
- No nível do solo as descidas deverão ser interligadas com cabo de cobre nu #50 mm2. 
ANÉIS DE CINTAMENTO 
 
- Os anéis de cintamento assumem duas importantes funções. 
- A primeira é equalizar os potenciais das descidas minimizando assim o campo elétrico dentro da 
edi�cação. 
- A segunda é receber descargas laterais e distribuí-las pelas descidas. 
- Sua instalação deverá ser executada com espaçamento idêntico ao das descidas interligando todas 
as descidas horizontalmente.
 
ATERRAMENTO 
 
- Recebe as correntes elétricas das descidas e as dissipam no solo. 
- Tem também a função de equalizar os potenciais das descidas e os potenciais no solo, devendo 
haver preocupação com locais de freqüência de pessoas , minimizando as tensões de passo nestes 
locais. 
- Para um bom dimensionamento da malha de aterramento é imprescindível a execução prévia de uma 
prospecção da resistividade de solo, exceto no caso do sistema estrutural.
 
EQUALIZAÇÃO DE POTENCIAIS INTERNOS 
 
- Nas descidas, anéis de cintamento e aterramento foram já mencionadas as equalizações de 
potenciais externos. 
Vamos agora abordar as equalizações de potenciais internos, ou seja a equalização dos 
potenciais de todas as estruturas e massas metálicas que poderão provocar acidentes pessoais, 
faíscamentos ou explosões. 
 
- No nível do solo e dos anéis de cintamento, deverão ser equalizados os aterramentos do neutro da 
concessionária elétrica ,do terra da concessionária de telefonia, outros terras de eletrônicos e de 
elevadores (inclusive trilhos metálicos), tubulações metálicas de incêndio e gás (inclusive o piso da casa 
de gás quando houver), tubulações metálicas de água, recalque, etc.
- Para tal deverá ser de�nido uma posição estratégica para instalação de uma caixa de 
equalização de potenciais principal (TAP) que deverá ser interligada à malha de aterramento. No nível 
dos anéis deverão ser instaladas outras caixas de equalização secundárias, conectadas às ferragens 
estruturais, e interligadas através de um condutor vertical conectado à caixa de aterramento principal. 
 
- A ligação da caixa de equalização bem como as tubulações metálicas poderão ser executadas antes 
da execução do contra-piso dos apartamentos localizados nos níveis dos anéis de cintamento. 
A amarração das diferentes tubulações metálicas poderá ser executada por �ta perfurada 
niquelada (bimetálica) que possibilita a conexão com diferentes tipos de metais e diâmetros variados, 
diminuindo também a indutância do condutor devido à sua superfície chata. 
COMO ELABORAR UM PROJETO
- Tentaremos resumir os passos e cuidados a serem tomados na elaboração de projetos. Daremos 
inicialmente mais ênfase a prédios pois são as edi�cações 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 
edi�cação, 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 edi�cação.
- O uso de mastros com captores Franklin em prédios altos , visam a proteção localizada de antenas 
e outras estruturas existentes no topo da edi�cação , 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 especi�car os condutores de descida , pois edi�cações 
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 �xados por baixo do reboco, eliminando assim os efeitos 
estéticos indesejáveis. 
 
- Para edi�cações com a fachada já pronta, os cabos (descidas e anéis de cintamento) poderão ser 
�xados 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 �xados 
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 edi�cação 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. 
INSTALAÇÃO GENÉRICA EM PRÉDIO-NORMA NBR5419/2015
 
Ângulo de proteção correspondente à classe de SPDA (Método Franklin)
Material, con�guração e área de seção mínima dos condutores de
captação, hastes captoras e condutores de descidas.
 
 
Classe do 
SPDA 
II (*) III (*) 
IV (*) 
I (*)
2 
0
10 
20 
30 
40 
50 
60 
70 
80 
0 10 20 30 40 50 60
H m
α ° 
IEC 2095/05
 
NOTA 1 Não aplicável além dos valoresmarcados
com *. Somente os métodos da esfera rolante
e das malhas são aplicáveis nestes casos. 
NOTA 2 H é a altura do captor acima do plano de 
referência da área a ser protegida.
NOTA 3 O ângulo não será alterado para valores 
de H abaixo de 2 m. 
Material Con�guração
Área da seção 
mínima 
mm2
Comentários d
Cobre
Fita maciça 35 Espessura 1,75 mm
Arredondado maciço d 35 Diâmetro 6 mm
Encordoado 35
Arredondado maciço b 200 Diâmetro 16 mm
Alumínio
Fita maciça 70 Espessura 3 mm
Arredondado maciço 70 Diâmetro 9,5 mm
Encordoado 70
Arredondado maciço b 200 Diâmetro 16 mm
Aço cobreado 
IACS 30 % e
Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm
Encordoado 50
Alumínio 
cobreado IACS 
64 %
Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm
Encordoado 70
Aço galvanizado 
a quente a
Fita maciça 50 Espessura mínima 2,5 mm
Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm
Encordoado 50
Arredondado maciço b 200 Diâmetro 16 mm
Aço inoxidável c
Fita maciça 50 Espessura 2 mm
Arredondado maciço 50 Diâmetro 8 mm
Encordoado 70
Arredondado maciço b 200 Diâmetro 16 mm
a O recobrimento a quente (fogo) deve ser conforme ANBT NBR 6323.
b Aplicável somente a minicaptores. Para aplicações onde esforços mecânicos, por exemplo, força do vento, não forem 
críticos, é permitida a utilização de elementos com diâmetro mínimo de 10 mm e comprimento máximo de 1 m.
c Composição mínima AISI 304 ou composto por: cromo 16 %,níquel 8 %, carbono 0,07 %.
d Espessura, comprimento e diâmetro indicados na tabela referem - se aos valores mínimos, sendo admitida uma 
e A cordoalha cobreada deve ter uma condutividade mínima de 30 % IACS (International Annealed Copper Standard).
 NOTA 1
 
Esta tabela não se aplica aos materiais utilizados como elementos naturais de um SPDA.
OBS: No caso de edi�cações muito perigosas (in�amáveis, produtos tóxicos, explosivos, etc) deverá ser 
consultado um especialista para análise do grau de periculosidade , perigo para a vizinhança, área de 
vaporização de gases e até onde a ignição poderá ser iniciada. 
 
INFORMAÇÕES TÉCNICAS ADICIONAIS PODERÃO SER OBTIDAS JUNTO AO NOSSO 
DEPARTAMENTO TÉCNICO OU EM NOSSO SITE www.tel.com.br 
 
Engº Normando Virgílio Borges Alves 
e-mail : normandoalves@gmail.com
Material, con�guração e dimensões mínimas
de eletrodo de aterramento
Material Con�guração
Dimensões mínimas f
Comentários fEletrodo
cravado
(diâmetro)
Eletrodo
não cravado
Cobre
Encordoado c – 50 mm²
Diâmetro de cada �o da
cordoalha 3 mm
Arredondado maciço c – 50 mm² Diâmetro 8 mm
Fita maciça c – 50 mm² Espessura 2 mm
Arredondado maciço 15 mm –
Tubo 20 mm –
Espessura da parede 
2 mm
Aço galvanizado à 
quente
Arredondado maciço a, b 16 mm
Diâmetro 
10 mm
–
Tubo a b 25 mm –
Espessura da parede 
2 mm
Fita maciça a – 90 mm² Espessura 3 mm
Encordoado – 70 mm² –
Aço cobreado
Arredondado maciço d
Encordoado g
12.7 mm 70 mm²
Diâmetro de cada �o da
cordoalha 3,45 mm
Aço inoxidável e
Arredondado maciço
Fita maciça
15 mm
100 mm²
Diâmetro
10mm Espessura mínima 2 mm
a
b
O recobrimento a quente (fogo) deve ser conforme ANBT NBR 6323.
Aplicável somente a minicaptores. Para aplicações onde esforços mecânicos, por exemplo, força do vento, não forem críticos, é
permitida a utilização de elementos com diâmetro mínimo de 10mm e comprimento máximo de 1m.
c Composição mínima AISI 304 ou composto por: cromo 16 %, níquel 8 %, carbono 0,07 %.
d Espessura, comprimento e diâmetro indicados na tabela referem – se aos valores mínimos, sendo admitida uma
tolerância de 5%, exceto para o diâmetro dos �os das cordoalhas cuja tolerância é de 2%. 
e Sempre que os condutores desta tabela estiverem em contato direto com o solo, devem atender às prescrições desta 
tabela.
f A cordoalha cobreada deve ter uma condutividade mínima de 30 % IACS (International Annealed Copper Standard ).
g Esta tabela não se aplica aos materiais utilizados como elementos naturais de um SPDA.