Entenda Mais

HISTÓRIA SOBRE OS RAIOS

Ao longo da história, o raio sempre foi admirado e temido por várias civilizações. Alguns povos atribuíam este fenômeno aos deuses, que os lançavam sobre a terra como sinal de reprovação, ou que haveria tempos prósperos para a lavoura. Outros povos associavam que os raios eram produzidos pelas batidas de um poderoso martelo, cujo efeito estrondoso originava os raios e trovões. As primeiras pesquisas com o objetivo de obter informações sobre as características elétricas dos raios, surgiram por volta do século XVII.

Benjamin Franklin (1706-1790), cientista e inventor americano, adquiriu reputação internacional devido às suas descobertas sobre a eletricidade, e também, demonstrando que os raios são um fenômeno de natureza elétrica, provou que os raios eram apenas grandes descargas elétricas que ocorriam de forma natural. Na sua proposição, se a descarga fosse transportada através de hastes metálicas até o solo, estas poderiam impedir que os raios atingissem qualquer estrutura. Com isso, surgia o para-raio, sendo este o conceito de um dos métodos de proteção contra descargas atmosféricas, conhecido como método Franklin – sendo um dos primeiros métodos utilizados. hoje existem outros métodos utilizados, como a Gaiola de Faraday, Esfera rolante e também o sistema híbrido).

COMO OCORREM OS RAIOS?

Os raios são formados por nuvens chamadas de Cumulunimbus, capazes de atingir alturas de 9 a 12 km. Simplificadamente, conforme Figura abaixo processo do encontro entre correntes ascendentes de ar quente e úmido por partículas superesfriadas, de sentido descendente, fazem surgir a carga elétrica que se acumula nestas nuvens. O choque entre as partículas de gelo no interior da nuvem causa a separação das cargas elétricas positivas e negativas. Quando esta diferença é muito grande, uma carga elétrica, geralmente negativa e mais fraca (pode ocorrer também em sentido contrário, onde a posição das cargas é invertida entre nuvem e solo ou entre nuvens), deixa a nuvem e desce. A pequenas altitudes e devido à intensidade do campo elétrico formado, as cargas positivas do solo próximas ao raio condutor fecham o circuito entre o solo e a nuvem. Quando estas correntes se encontram o raio ocorre e pode ser observado.

INCIDÊNCIA DE RAIOS NO BRASIL E NO MUNDO

Por estar na zona tropical o Brasil é o país mais atingido por raios no mundo, conforme reportagem da Rede Globo no Fantástico. Cerca de 50 a 100 raios caem sobre a Terra a cada “SEGUNDO”, o que equivale a cerda de 10 milhões de descargas por dia ou três bilhões por ano, causando enormes prejuízos, como observado nas figuras abaixo. Além disso, o maior dano causado pelas descargas atmosféricas é o número de mortes devidas ao fenômeno.

Dano causado por raio sobre o edifício

Dano causado por raio sobre a casa

A cada 50 mortes por raios no mundo, uma ocorre no Brasil, revela estudo do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). O País ocupa a sétima posição mundial em mortes provocadas pelo fenômeno, tornando-se ainda o líder em incidência de raios, com cerca de 77,8 milhões de descargas para o solo a cada ano.

De acordo com o levantamento do Inpe elaborado pelo Grupo de Eletricidade Atmosférica (Elat), neste século já foram registrados 2.194 óbitos ocasionados por raios, uma média de 110 óbitos no período de 2000 a 2019. Desta forma, as descargas elétricas que atingem a Terra, causam muitas mortes as pessoas, animais e prejuízos materiais e econômicos. Conforme infográfico mostrado na figura abaixo, observamos a incidência de raios pelos estados do Brasil, e como consequência as mortes provocadas pelos mesmos do período de 2000 a 2019.

Inpe – Infográfico - Incidência de raios pelos estados do Brasil.

EFEITOS DAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS NAS EDIFICAÇÕES E INSTALAÇÕES

As descargas atmosféricas diretas (que incidem diretamente sobre uma estrutura ou instalação) e indiretas (que incidem próximo às estruturas e instalações) provocam um intenso e variável campo magnético, fazendo com que o efeito deste campo induza correntes nos circuitos de equipamentos no interior dos empreendimentos, quando o raio atinge a linha de distribuição de energia, incluindo a rede de telecomunicações, tubulações da rede água e esgoto, dentre outros locais e a própria estrutura do edifício. Para que sejam minimizados estes efeitos, equipamentos e cabos devem ser aterrados de forma adequada e toda a estrutura deve ser protegida por um sistema PDA (SPDA + MPS), conforme preconiza a NBR 5419-2015 em vigor.

O QUE SÃO SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (SPDA)?

Os sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) são utilizados para proteção de prédios, antenas, instalações industriais, tubulações, tanques em geral e pessoas, a partir da incidência das descargas atmosféricas e dos seus efeitos. O SPDA é composto por dispositivos instalados nos pontos mais altos das instalações e estruturas, proporcionando um caminho para a descarga elétrica fluir à terra, com a menor resistência elétrica possível. Desta forma, busca-se evitar ou minimizar os danos que podem ser causados aos equipamentos e estruturas, além de proteger as pessoas dentro das instalações. Os métodos de dimensionamento destas proteções são executados de acordo com a característica de estrutura a ser protegida e do nível de proteção.

PROTEÇÃO “FRANKLIN”

O Captor de proteção Franklin é sustentado por um mastro posicionado na parte superior da estrutura, conforme Figura abaixo de modo que todo volume da edificação a ser protegido fique dentro de uma zona espacial de proteção do sistema. Este tipo de proteção, chamado de Franklin ou ângulo de proteção, consiste na interceptação de raios que se aproximam da estrutura por meio do captor. Neste método, forma-se um cone de proteção, cujo vértice corresponde à extremidade superior do captor, e cujo ângulo da geratriz com a vertical, varia de acordo com a classe de proteção adotada. Caso a área seja menor que a estrutura a ser protegida, deve-se escolher um captor maior e/ou colocar mais captores com o intuito de proteger toda a edificação.,

Captor Franklin

PROTEÇÃO “GAIOLA DE FARADAY”

Este método também é conhecido com método das malhas, o qual constitui de uma gaiola metálica que envolve a estrutura, ou seja, condutores horizontais formando uma malha, na qual o campo eletromagnético no interior da mesma é nulo quando são percorridas pelas correntes de descargas. A interligação da malha condutora envolvendo toda a estrutura, conforme mostrado na Figura abaixo, terá condutores fixados sobre as laterais da superfície superior, e dele irão derivar os condutores de descida, onde cada um desses condutores se conectará ao eletrodo de aterramento enterrado no solo.

Proteção com Sistema Gaiola de Faraday

PROTEÇÃO DA ESFERA ROLANTE OU ESFERA FICTÍCIA

O método da esfera rolante consiste em fazer “rolar” uma esfera fictícia por toda a parte externa da edificação, como o esquema ilustrado pela Figura abaixo. O método é aplicado em edificações com geometria muito irregular, tanto na parte superior quanto na perimétrica. Esta esfera terá um raio definido em função do nível de proteção da edificação. Os locais onde a esfera tangencia a edificação são os locais mais prováveis à incidência de descargas atmosféricas. Desta forma, resumidamente, podemos dizer que os locais onde a esfera toca devemos entender que o raio também pode tocar. Logo, estes pontos precisam ser protegidos por elementos metálicos (captores Franklin ou condutores metálicos).

Esquema do método da esfera rolante

PROTEÇÃO COM SISTEMAS HÍBRIDOS

Em muitas situações devido à forma e complexidade da estrutura a se proteger, não se consegue adotar uma única filosofia de proteção, para tanto, em diversas aplicações tem sido adotada a configuração denominada híbrida . Este método tenta aproveitar o que há de melhor de cada filosofia de proteção. Adota-se a proteção pelo método das malhas (Gaiola de Faraday), acrescentando o sistema de captação tipo Franklin, para proteção específica dos corpos elevados na parte superior da estrutura, como antenas , reservatórios de água, geradores, torres de arrefecimento entre outros.

ATUALIZAÇÃO DA NORMA NBR 5419-2015

Os membros da Comissão de Estudos CE-03:64.10 – Proteção contra descargas atmosféricas do Comitê Brasileiro de Eletricidade, Eletrônica, Iluminação e Telecomunicações, desde a última versão da norma NBR 5419, de 2005, reuniram-se para revisar o documento, tendo como base a norma internacional IEC 62305-1 a 4:2010 e seguindo a mesma organização e estrutura dos documentos. O maior objetivo foi de elevar o nível de proteção das estruturas contra as descargas atmosféricas, através da compilação de várias normas relacionadas ao assunto. Este trabalho resultou num texto bastante completo, abordando muitos assuntos até então inexistentes nas normas nacionais. Assim, a norma NBR 5419-2015 foi compilada em quatro cadernos relacionados ao assunto proteção contra descargas atmosféricas e proteção de ambientes e equipamentos contra os efeitos diretos e indiretos da incidência de raios, com as seguintes partes:

Parte 1 – Princípios Gerais;

Parte 2 – Gerenciamento de Risco;

Parte 3 – Danos Físicos às Estruturas e Perigo à Vida;

Parte 4 – Proteção de Sistemas Elétricos e Eletrônicos.

A primeira parte da norma do documento, trata exclusivamente sobre o fenômeno da descarga atmosférica, definindo parâmetros das correntes das descargas que são utilizados como a base das regras de medidas de proteção e dimensionamento de componentes.

A segunda parte traz as maiores mudanças conforme Figura abaixo – Fluxograma de ações, onde será analisado a real necessidade da edificação para a instalação de um SPDA, utilizando o gerenciamento de risco, bem como determinando a classe do mesmo, o sistema de captação, descida e aterramento, além de outras medidas de proteção que se fizerem necessárias como DPS coordenados, avisos de alerta, barramento de equipotencialização geral e local.

Fluxograma de ações - Fonte : NBR5419 – 2015

Para o cálculo do tipo do SPDA o e nível de proteção leva-se em conta os tipos de perdas possíveis na edificação, os quais serão adotados de acordo com as características da edificação e as tabelas da norma. Deverá ser avaliado o número anual de eventos perigosos, conhecendo a densidade de descarga para a terra, o cálculo da área de exposição equivalente da edificação e os números médios anuais de descargas na estrutura e linha de energia, dentre outras várias avaliações – como da probabilidade de danos, análise da quantidade de perdas, análise dos componentes de risco, ou seja, parâmetros que deverão ser calculados de acordo com as características do empreendimento, utilizando-se das tabelas e fórmulas para os cálculos.

CONCEITO DE PDA

PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

Com a revisão na norma NBR 5419-2015, houve outra novidade importante: o SPDA (sistema de proteção contra descargas atmosféricas) deixa de ser o ator principal e passa a dividir a cena com a área de proteção denominada MPS (medidas de proteção contra surtos). Desta forma, tanto o SPDA quanto o MPS passaram a fazer parte de um conceito mais abrangente denominado PDA (proteção contra descargas atmosféricas), conforme Figura abaixo, sendo um sistema completo de proteção.

Fluxograma Sistema PDA - Fonte : NBR5419 – 2015

Desta forma, o PDA formado pelo SPDA e o MPS é necessário e imprescindível para muitos empreendimentos industriais, comerciais, hospitais, construções públicas e/ou tombadas e residenciais. Este sistema deve garantir e proporcionar a cobertura completa em relação a segurança das pessoas, animais e à estrutura física do mesmo, proporcionando um caminho seguro para as correntes das descargas elétricas à terra, garantindo assim a eficiência da proteção.

IDENTIFICAÇÃO DA DENSIDADE DE DESCARGA ELÉTRICA POR CIDADE

No site do Inpe, no canto superior direito, é possível digitar a cidade e identificar a densidade de descarga elétrica por km² por ano da sua cidade, para o seu projeto do SPDA (ao contrário dos antigos mapas de curvas isocerâunicas, necessários à identificação destes índices de acordo com a posição geográfica da edificação a ser protegida). Na figura abaixo encontramos os valores para a cidade do Rio de Janeiro.

Densidade Descargas Elétricas Cidade do Rio de Janeiro

PORQUE REALIZAR O LAUDO SPDA?

O laudo SPDA é um relatório Técnico que comprova o desempenho e o funcionamento correto de todo o sistema de proteção à luz da Norma NBR 5419-2015, desde a luz piloto da cobertura, captor, hastes, fixações, cabos de cobre e ou fitas de alumínio, conectores, soldas exotérmicas, passando pelos condutores de descida e cintas de equipotencialização, até a malha de aterramento com análise do BEP (barramento de equipotencialização geral do empreendimento) e de todos os equipamentos que estão em volta, que devem estar aterrados e equipontecializados.

A análise de risco deve ser realizada mesmo com o SPDA existente já instalado, pois com a atualização da norma a maioria dos empreendimentos devem se adequar ou até mesmo passar por possíveis alterações nas instalações já construídas, pois estas estarão sem a proteção adequada de acordo com a NBR 5419-2015, gerando a necessidade de alteração no projeto de PDA (SPDA + MPS).

BENEFÍCIOS PARA A REALIZAÇÃO DO LAUDO SPDA COM A EMF ENGENHARIA

Análise adequada do projeto de SPDA existente, de acordo com a NBR 5419-2015, garantindo a proteção à vida das pessoas e à estrutura do empreendimento;
Identificação de não conformidades no SPDA existente, de acordo com a NBR 5419-2015, evitando-se o risco de queima de equipamentos eletroeletrônicas, centelhamentos na estrutura, choques elétricos, incêndios e até mesmo explosões, após a eventual incidência de descarga elétrica sobre um sistema que não esteja adequado;
Atestar que o empreendimento está protegido e isolado quanto à incidência de descargas elétricas, de acordo com a NBR5419:2015 da ABNT;
Melhor custo x benefício garantido com a vistoria, pois a realização de um LAUDO ADEQUADO, é muito mais vantajoso do que a substituição do equipamento após um sinistro e o dano consequente;
Com o sistema projetado e instalado de acordo com a norma NBR 5419-2015, poderá ser pleiteada uma redução no valor da apólice do seguro;
Garantir que uma nova construção ou reforma que venha a modificar as condições iniciais previstas no projeto de SPDA, bem como também a instalação de novas entradas de linhas de energia, linhas de sinais (telecomunicações), tubulações metálicas de concessionárias de água e esgoto, equipamentos ou outros que adentrem a estrutura e se enquadrem à norma ABNT NBR 5419-2015.

LEGISLAÇÃO E OBRIGATORIEDADE DO LAUDO SPDA – EVITE MULTAS E PERDA DA APÓLICE DO SEGURO

De acordo com a norma regulamentadora NR-10, item 10.2.4, empresas ou instalações que possuem carga instalada acima de 75kW são obrigadas a realizar o PIE ( Prontuário de Instalações Elétricas). Neste documento, o laudo de aterramento e o laudo do SPDA devem estar permanentemente atualizados. O não cumprimento desta regulamentação poderá acarretar questões como:

Não renovação do Alvará de funcionamento. O Corpo de Bombeiros exige o laudo de SPDA no Auto de Vistoria do Corpo de Bombeiros – AVCB. No Rio de Janeiro, esse documento é atualmente conhecido como Certificado de Aprovação do Corpo de Bombeiros (CA);
Em caso de sinistro na incidência de descarga atmosférica, caso exista alguma irregularidade no SPDA/documentação, o administrador/Síndico poderá responder civil e criminalmente pelo não atendimento às normas regulamentadoras;
A ausência do laudo SPDA é uma não conformidade em certificações como a ISO;
Havendo irregularidades após a perícia, poderá haver recusa da seguradora para cobrir qualquer sinistro no empreendimento;

A EMF ENGENHARIA é especializada na elaboração de laudos de SPDA. Faça o seu laudo conosco! Nossos engenheiros são capacitados e habilitados para realizar a vistoria, inspeção, medições e avaliação do seu sistema, com elaboração de relatório fotográfico minucioso, contendo as orientações e recomendações para sua correta adequação. Nossos laudos atendem integralmente às exigências da norma ABNT NBR 5419-2015 e dos órgãos internacionais vigentes, com padronização e segurança, sendo referenciados à respectiva emissão da ART (Anotação de Responsabilidade Técnica do CREA https://novoportal.crea-rj.org.br/faca-sua-art/ assinada por Engenheiro Eletricista. Utilizamos equipamentos certificados e calibrados anualmente com rastreabilidade pelo INMETRO / RBC, para a realização das medições e testes. Nossa visita para orçamento é gratuita, caso seja necessária. Entre em contato conosco e receba o seu orçamento.