Quais os métodos utilizados para proteção das estruturas contra descargas elétricas atmosféricas?

Proteção contra Descargas

A descarga atmosférica pode afetar uma estrutura trazendo risco de morte as pessoas, falhas em instalações elétricas e dispositivos eletrônicos, com isso a necessidade projetos de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA), que contribuam para o aumento da segurança, evitem problemas de interrupção, interferência de sistemas de comunicação e reduzir danos físicos a estruturas.

Fonte: Pixabay

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 edificações 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 edificação.

- Os locais onde a esfera tocar a edificação 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).

Equipamentos utilizados na proteção contra descargas atmosféricas

Conforme os critérios básicos para proteção de estruturas, item oito da NBR 5419 parte um, define-se em um aspecto geral, para se obter a proteção ideal de uma estrutura, precisa-se envolver a estrutura em um circuito blindado e perfeitamente condutor, que esteja aterrado, com espessura correta e tenha suas ligações equipotenciais adequadas para as linhas elétricas e tubulações metálicas que a estrutura possui, a fim de impedir que a corrente de descarga e campo eletromagnético invada sistemas internos, causando centelhamentos, sobretensões, efeitos eletromagnéticos entre outros distúrbios perigosos, considera-se que frequentemente é inviável obter proteção total seguindo essas medidas, sendo que quando mal projetados esses sistemas de proteção podem se tornar um risco eminente, a falta de continuidade na blindagem do sistema condutor ou espessuras inadequadas, podem permitir a entrada da corrente do raio, podendo causar danos a estruturas, circuitos internos, equipamentos eletrônicos e risco de vida as pessoas. Para evitar tais problemas, deve-se tomar medidas de proteção e projetar conforme os parâmetros de corrente e níveis de proteção contra descargas atmosféricas prescritos na norma. [ABNT NBR 5419-1, 2015].

ELEMENTOS QUE COMPÕEM UM SISTEMA DE PROTEÇÃO

CAPTAÇÃO:

• Tem como função receber as descargas que incidam sobre o topo da edificação e distribuí-las pelas descidas.

• É composta por elementos metálicos, normalmente mastros ou condutores metálicos devidamente dimensionados.

DESCIDAS:

• Recebem as correntes distribuídas pela captação encaminhando-as o rapidamente para o solo. Para edificações 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 edificação.

• 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 frequência 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, faiscamentos 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 definido 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 contrapiso 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.

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Fontes:

https://www.unifacvest.net/assets/uploads/files/arquivos/58e9a-8_paulo_vinicius.pdf

https://www.tel.com.br/imagenstel/institucional/apostila_spda.pdf