Um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) é projetado para proteger estruturas, pessoas e sistemas internos contra os efeitos diretos e indiretos dos raios.
Neste artigo, vamos abordar os princípios de funcionamento do SPDA, destacando as melhores práticas de projeto, instalação e manutenção para assegurar uma implementação eficiente.
Confira!
O que é Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA)?
Proteção Contra Descargas Atmosféricas (PDA) é o termo utilizado para descrever o conjunto de medidas técnicas destinadas a mitigar os riscos e impactos decorrentes da incidência de descargas atmosféricas sobre edificações, redes elétricas, tubulações metálicas e demais infraestruturas sujeitas a tais fenômenos.
A necessidade de proteção, os benefícios econômicos da instalação de medidas de proteção e a escolha das medidas adequadas de proteção devem ser determinados em termos da elaboração de um projeto.
Por razões práticas, os critérios para projeto, instalação e manutenção das medidas de proteção são considerados em dois grupos separados:
- Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA);
- Medidas de Proteção contra Surtos (MPS);
Como Funciona um SPDA?
Um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) é um sistema integrado de componentes e medidas voltados a conduzir e dissipar a corrente elétrica dos raios de forma segura, a fim de minimizar riscos de danos termomecânicos, incêndios e o comprometimento estrutural de edificações e instalações.
Esse sistema é baseado em um conjunto de normas e padrões de Engenharia que orientam a instalação, organização e manutenção dos componentes.
Normas Técnicas de SPDA
A proteção contra descargas atmosféricas é uma questão de extrema importância em todo o mundo, e por esse motivo, diversas normas e regulamentações foram estabelecidas tanto a nível nacional quanto internacional para garantir a segurança das edificações e das pessoas.
O cumprimento das normas e regulamentações relacionadas ao SPDA é de extrema importância para garantir a efetividade do sistema de proteção contra descargas atmosféricas.
Além disso, o atendimento às normas é frequentemente requisito legal em muitos países e localidades.
O não cumprimento das normas pode resultar em sanções legais, além de possíveis problemas em seguradoras em caso de sinistros.
Entre as principais normas relevantes estão:
- NBR 5419-1 – Proteção contra Descargas Atmosféricas – Princípios Gerais
- NBR-5419-2 – Proteção contra Descargas Atmosféricas – Gerenciamento de Risco
- NBR-5419-3 – Proteção contra Descargas Atmosféricas – Danos físicos a estruturas e perigos à vida
- NBR-5419-4 – Proteção contra Descargas Atmosféricas – Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura
- IEC 62305-1 – Protection against lightning – General principles
- IEC 62305-2 – Protection against lightning – Risk management
- IEC 62305-3 – Protection against lightning – Physical damage to structures and life hazard
- IEC 62305-4 – Protection against lightning – Electrical and electronic systems within structures
- NFPA 780 – Standard for the Installation of Lightning Protection Systems
Seguir as normas garante que o projeto, a instalação e a manutenção do SPDA sejam realizados de maneira adequada e confiável.
A não-conformidade com as normas pode levar a sistemas ineficientes, aumentando o risco de danos causados por raios e colocando em perigo as pessoas e o patrimônio.
Portanto, para assegurar a máxima proteção contra descargas atmosféricas e a segurança das edificações e dos ocupantes, é fundamental que o projeto, instalação e manutenção do SPDA sejam conduzidos por profissionais especializados, em conformidade com as normas e regulamentações aplicáveis.
Isso garantirá a eficácia do sistema de proteção e reduzirá significativamente os riscos associados às descargas atmosféricas.
As normas tecnicas estabelecem que um SPDA é composto por dois sistemas de proteção:
Sistema Externo
O SPDA externo é projetado para “interceptar” as descargas atmosféricas e conduzir a corrente elétrica dessas descargas até a terra.
Esse sistema é composto por 3 subsistemas:
- Subsistema de Captação;
- Subsistema de Descida;
- Subsistema de Aterramento;
Subsistema de Captação
O subsistema de captação tem como função principal interceptar as descargas diretas, evitando que os raios atinjam de forma não controlada a estrutura ou edificação a ser protegida.
Seu dimensionamento adequado permite reduzir os efeitos da corrente do raio de maneira controlada, direcionando-a para o subsistema de descidas e aterramento.
O subsistema de captação pode ser compostos pelos seguintes elementos, que podem ser combinados conforme as necessidades do projeto:
A determinação da posição dos captadores deve priorizar a proteção de quinas, bordas e arestas da estrutura, uma vez que esses pontos são mais suscetíveis à incidência direta de raios.
Isso inclui a instalação de captadores nas extremidades de coberturas e a proteção de partes superiores de fachadas e elementos salientes.
As normas estabelecem três métodos para definir a disposição geométrica da captação:
- Método da Esfera Rolante;
- Método do Ângulo de Proteção;
- Método das Malhas;
Método da Esfera Rolante
O método da esfera rolante é a metodologia universal de dimensionamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA), recomendado para estruturas com geometrias complexas.
Baseia-se no conceito de uma esfera teórica com raio específico, que “rola” sobre a estrutura a ser protegida.
Os pontos onde a esfera toca a edificação indicam locais susceptíveis a descargas diretas, exigindo a instalação de captores nesses pontos.
Método do Ângulo de Proteção (Para-raio Franklin)
O Método do Ângulo de Proteção define uma zona de proteção cônica a partir de um captor (haste ou cabo).
O método estabelece um ângulo (α) entre o topo do captor e a base da área protegida, dentro do qual a estrutura está teoricamente protegida contra descargas diretas.
Este método é indicado para estruturas de geometria simples, como edificações baixas ou elementos isolados (ex.: mastros, torres).
Método das Malhas (Gaiola de Faraday)
O Método das Malhas utiliza uma rede de condutores horizontais interligados, formando uma malha sobre a superfície da estrutura a ser protegida.
Esse método é indicado para coberturas planas ou com baixa inclinação, como edifícios comerciais, galpões industriais e estruturas extensas.
A malha atua como uma barreira equipotencial, interceptando descargas atmosféricas e direcionando a corrente para o sistema de descidas e aterramento.
Subsistema de Descida
O subsistema de descida é responsável por conduzir a corrente da descarga atmosférica, interceptada pelos captores, até o sistema de aterramento, minimizando riscos de aquecimento, explosões ou diferenças de potencial perigosas.
Composto por condutores verticais ou horizontais, deve garantir trajetórias de baixa impedância e distribuição equilibrada da corrente.
Subsistema de Aterramento
O subsistema de aterramento é responsável por dissipar a corrente da descarga atmosférica no solo de forma segura, limitando tensões de passo e toque, e garantindo a proteção de pessoas, equipamentos e estruturas.
Seu projeto deve considerar as características do solo, a configuração da estrutura e a integração com os demais subsistemas (captação e descidas).
Sistema Interno
O SPDA interno é destinado a reduzir os riscos de centelhamentos perigosos dentro do volume de proteção criado pelo SPDA externo utilizando ligações equipotenciais e distâncias de segurança (isolação elétrica) entre os componentes do SPDA externo e outros elementos eletricamente condutores internos à estrutura
Equipotencialização
Conectar todas as partes metálicas da estrutura (estrutura de aço, tubulações, grades, quadros elétricos) aos condutores do SPDA
Isolamento
Garantir uma distância mínima entre os condutores do SPDA (ex.: descidas do pára-raios) e outros sistemas (elétricos, tubulações, antenas).
Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS)
Projeto de SPDA
O desenvolvimento de um projeto adequado para o Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) é uma etapa crítica para garantir a eficácia e a confiabilidade do sistema. Abaixo, estão listadas as etapas cruciais para o projeto do SPDA e as considerações fundamentais para o dimensionamento de acordo com as necessidades específicas:
Coleta de Dados e Planejamento Inicial
Reuniões Iniciais
As reuniões iniciais são realizadas com o objetivo de alinhar expectativas entre a equipe técnica e o cliente.
São identificadas restrições físicas, operacionais e normativas, além da documentação necessária.
Site Survey
O Site Survey consiste em uma visita técnica para realizar a inspeção detalhada do local onde o SPDA será implantado.
Durante essa visita, Caracterização geométrica da edificação, Identificação de materiais estruturais, Mapeamento do entorno, avaliação dos sistemas existentes e infraestrutura elétrica.
Através da visita, a equipe técnica consegue antecipar possíveis problemas e ajustar a elaboração do projeto às condições reais do local.
Desenvolvimento do Projeto
A partir dos dados coletados, inicia-se o processo de desenvolvimento do projeto:
Análise de Riscos
Com base nos dados coletados, é realizada a análise de risco, que vai determinar o nível de proteção necessário para a edificação.
As descargas atmosféricas podem causar danos dependendo das características da estrutura a ser protegida.
Níveis de Proteção
São considerados quatro níveis de proteção (NP) contra descargas atmosféricas (I a IV).
Para cada NP, é fixado um conjunto de parâmetros máximos e mínimos das correntes das descargas atmosféricas.
Essa classificação determina o dimensionamento de condutores, a espessura de elementos metálicos e a capacidade de sistemas complementares, como dispositivos de proteção contra surtos (DPS), assegurando a dissipação controlada de tensões residuais e correntes elétricas.
Classes de SPDA
As características de um SPDA são determinadas pelas características da estrutura a ser protegida e pelo nível de proteção considerado para descargas atmosféricas.
A Tabela apresenta as quatro classes de SPDA (I a IV) definidas que correspondem aos níveis de proteção para descargas atmosféricas.
Cada classe de SPDA é caracterizada pelo seguinte.
a) Dados dependentes da classe de SPDA:
- Parâmetros de corrente máxima e mínima das descargas atmosféricas;
- Raio da esfera rolante, tamanho da malha e ângulo de proteção;
- Distâncias típicas entre condutores de descida e dos condutores em anel;
- Distância de segurança contra centelhamento perigoso;
- Comprimento mínimo dos eletrodos de terra;
b) Fatores não dependentes da classe do SPDA:
- Equipotencialização para descargas atmosféricas;
- Espessura mínima de placas ou tubulações metálicas nos sistemas de captação;
- Materiais do SPDA e condições de uso;
- Materiais, configuração e dimensões mínimas para captores, descidas e eletrodos de aterramento;
- Dimensões mínimas dos condutores de conexão;
Projeto Básico
O Projeto Básico estabelece os parâmetros gerais e as premissas técnicas fundamentais para a implantação, definindo o sistema de captação mais adequado às demandas do ambiente.
Determina-se a quantidade e distâncias dos condutores de descidas que serão responsáveis pela conexão entre o sistema de captação e o sistema de aterramento responsável por dissipar as descargas atmosféricas, minimizando o risco de indução de corrente em cabos, estruturas metálicas e outros sistemas.
São realizados os cálculos para especificação da malha de aterramento e medidas de proteção contra surtos (MPS), de acordo com as especificações dos equipamentos, assegurando a proteção e a estabilidade da infraestrutura elétrica.
Projeto Executivo
O Projeto Executivo consolida todas as definições estabelecidas nas fases anteriores, transformando-as em um conjunto de documentos e procedimentos que orientam a execução prática do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosfericas:
- Memorial Técnico-Descritivo;
- Plantas e Diagramas;
- Planilhas de Orçamento Analítico, Sintético e Resumido;
- Anotação de Responsabilidade Técnica (ART);
Entrega de Documentação
Ao término do desenvolvimento do projeto, o cliente recebe todos os arquivos e registros necessários para a execução e a manutenção do sistema:
Memorial Técnico-Descritivo
O Memorial Técnico-Descritivo apresenta todos os aspectos do sistema, como as tecnologias adotadas, métodos de instalação, normas de referência e os procedimentos de teste previstos no projeto.
Esse documento descreve tanto os fundamentos técnicos (“porquê”) quanto as orientações práticas (“como”) que embasam cada escolha, possibilitando ao cliente e às equipes envolvidas uma compreensão clara dos critérios e parâmetros que norteiam a concepção e a implementação do sistema.
Plantas e Diagramas
A elaboração de layouts técnicos envolve a criação de desenhos detalhados que representam […]
Esses layouts incluem plantas baixas, cortes e elevações que descrevem minuciosamente […]
As representações gráficas são projetadas para mapear com exatidão a instalação de cada componente […]
Os layouts são essenciais para a comunicação do projeto, orientando a equipe de instalação e reduzindo a margem de erros durante a execução.
Além de guiar o processo de montagem, servem como documentação técnica para inspeções, manutenção e futuras adaptações, funcionando como uma referência detalhada que simplifica intervenções e ajustes na infraestrutura, assegurando que a rede opere conforme o planejado e com eficiência ao longo do tempo.
Planilhas de Orçamento Analítico, Sintético e Resumido
As planilhas de orçamento técnico, elaboradas em três níveis de detalhamento (analítico, sintético e resumido), permitem a análise precisa dos custos associados a cada componente do projeto, abrangendo materiais, equipamentos, mão de obra e eventuais serviços adicionais.
Anotação de Responsabilidade Técnica (ART)
A Anotação de Responsabilidade Técnica consiste no registro formal do projeto junto ao Conselho Regional de Engenharia e Agronomia (CREA), atribuindo responsabilidade legal ao profissional habilitado que o subscreve.
Esse instrumento assegura que o projeto e sua execução cumpram as normas técnicas e a legislação aplicável, conferindo respaldo jurídico e validando a competência do responsável pela elaboração e implementação dos serviços de engenharia.
A ART é um documento obrigatório e serve como uma garantia legal para o contratante, confirmando que o projeto foi elaborado por um profissional habilitado e qualificado.
Instalação do SPDA
Mobilização de Obra
Definição na vida real
Implantação
Testes
Manutenção
Considerações Finais
Conclusão
O Brasil é um dos países com maior incidência de descargas atmosféricas no mundo, registrando mais de 70 milhões de raios anualmente, conforme dados do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
Essa elevada frequência de raios impacta diretamente a segurança e a integridade de estruturas e sistemas, além de afetar, em média, mais de 300 pessoas por ano.
A necessidade de sistemas eficazes de Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA) é, portanto, crucial para mitigar os riscos associados a essas ocorrências, garantir a continuidade das operações e acima de tudo, proteger vidas.
Concluindo, o Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) é uma solução indispensável para garantir a segurança de estruturas, equipamentos e pessoas diante das ameaças das descargas atmosféricas.
A correta instalação do SPDA por profissionais qualificados é crucial para sua eficácia, bem como a escolha de materiais adequados e o posicionamento estratégico dos componentes. Através do dimensionamento adequado da captação e de um sistema de aterramento eficiente, é possível ampliar a proteção e minimizar os riscos de danos provocados pelas descargas elétricas.
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Referências
CREA (Conselho Regional de Engenharia e Agronomia) – “CREA recomenda a contratação de Engenheiro Eletricista para instalação de SPDA“
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) – “NBR 5419 – Proteção contra Descargas Atmosféricas”
DEHN – “Lightning Protection Guide 3rd Edition”
INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) – “Mapa do Biênio”
Perguntas Frequentes
O que é o SPDA?
O SPDA (Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas) é um sistema integrado composto por captores (hastes, malhas ou dispositivos de interceptação), condutores de descida, aterramento e equipotencialização, projetado para conduzir correntes de raios de forma segura ao solo, protegendo estruturas, pessoas e equipamentos contra danos diretos e indiretos, conforme estabelecido na norma ABNT NBR 5419.
Quando o SPDA é obrigatório?
A obrigatoriedade do SPDA é determinada pela análise de risco definida na NBR 5419, considerando fatores como: altura da edificação (acima de 30 metros), localização geográfica (alta densidade de descargas atmosféricas), presença de materiais inflamáveis ou estruturas críticas (hospitais, indústrias químicas, data centers).
Qual a diferença entre Para-raio e SPDA?
O para-raio refere-se especificamente aos captores que interceptam a descarga atmosférica. Já o SPDA engloba todo o sistema, incluindo captores, condutores de descida, aterramento e medidas de equipotencialização, garantindo a dissipação segura da corrente do raio.
Quais são os métodos de proteção contra descargas atmosféricas?
Os métodos normatizados pela NBR 5419 incluem: Método Franklin (captores pontiagudos), Gaiola de Faraday (malha condutora periférica), Método do Ângulo de Proteção (definição de zonas de proteção geométricas) e Sistemas com PDA (Dispositivos de Antecipação de Descargas), que utilizam ionização para interceptação precoce do raio.
Quanto custa um serviço de SPDA?
O custo de implantação de um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) é influenciado por variáveis técnicas como complexidade da estrutura, metodologia de proteção selecionada, especificação de materiais e condições locais.
Links Relevantes
Projetos de SPDA
eBook – Aterramento Elétrico
Laudos de SPDA
