AULA 02 - SUBSISTEMAS DE CAPTAÇÃO, DESCIDA E ATERRAMENTO (SPDA EXTERNO) - (NBR 5419-3.2015)

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SUBSISTEMAS DE CAPTAÇÃO, DESCIDA E ATERRAMENTO (SPDA EXTERNO)

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(NBR 5419-3:2015)

INTRODUÇÃO A terceira Parte da ABNT NBR 5419 trata da proteção, no interior e ao redor de uma estrutura, contra danos �sicos e contra lesões a seres vivos devido às tensões de toque e passo. Considera-se que a principal e mais eficaz medida de proteção contra danos �sicos é o SPDA – sistema de proteção contra descargas atmosféricas. Geralmente, o SPDA é composto por dois sistemas de proteção: sistema externo e sistema interno. O SPDA externo é des�nado a: interceptar uma descarga atmosférica para a estrutura (por meio do subsistema de captação); conduzir a corrente da descarga atmosférica para a terra de forma segura (por meio do subsistema de descida); dispersar a corrente da descarga atmosférica na terra (por meio do subsistema de aterramento). O SPDA interno é des�nado a reduzir os riscos com centelhamentos perigosos dentro do volume de proteção criado pelo SPDA externo u�lizando ligações equipotenciais ou distância de segurança (isolação elétrica) entre os componentes do SPDA externo e outros elementos eletricamente condutores internos à estrutura. As principais medidas de proteção contra os riscos devido às tensões de passo e de toque para os seres vivos consistem em:

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a) reduzir a corrente elétrica que flui por meio dos seres vivos por meio de isolação de partes condutoras expostas e/ou por meio de um aumento da resis�vidade superficial do solo; b) reduzir a ocorrência de tensões perigosas de toque e passo por meio de barreiras �sicas e/ou avisos de advertência.

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Todo SPDA deve ser precedido de um estudo para determinar a necessidade de sua existência. Na ABNT NBR 5419, esta consideração pode ser executada com base na análise e no gerenciamento de risco, presentes na parte 2. Através dos procedimentos ali existentes são calculados e analisados os riscos e a necessidade da existência, ou não, da proteção. Não devemos esquecer a escolha do nível (classe) de proteção para cada estrutura, pois o mesmo é fundamental para o andamento de todo o processo.

O SPDA EXTERNO O SPDA externo pode ser dividido em dois �pos: SPDA externo isolado da estrutura a ser protegida: SPDA com o subsistema de captação e o subsistema de descida posicionados de tal forma que o caminho da corrente da descarga atmosférica não fique em contato com a estrutura a ser protegida. SPDA externo não isolado da estrutura a ser protegida: SPDA com um subsistema de captação e um subsistema de descida posicionados de tal forma que o caminho da corrente da descarga atmosférica esteja em contato com a estrutura a ser protegida Na Figura 1 mostramos os elementos do SPDA Externo, que é cons�tuído por três subsistemas: subsistema de captação: parte do SPDA externo que u�liza elementos metálicos dispostos em qualquer direção, que são projetados e posicionados para interceptar as descargas atmosféricas;

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subsistema de descida: parte de um SPDA externo projetado para conduzir a corrente da descarga atmosférica desde o subsistema de captação até o subsistema de aterramento; subsistema de aterramento: parte de um SPDA externo que é des�nada a conduzir e dispersar a corrente da descarga atmosférica na terra.

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Figura 1 - SPDA Externo

SUBSISTEMA DE CAPTAÇÃO O �po e localização de um SPDA devem ser cuidadosamente considerados no projeto inicial de uma nova estrutura, possibilitando, desta forma, um uso o�mizado das partes eletricamente condutoras desta. Os componentes do subsistema de captação instalados na estrutura devem ser posicionados nos cantos salientes, pontas expostas e nas beiradas (especialmente no nível superior de qualquer fachada, por ser o local onde tem mais concentração de cargas elétricas) de acordo com um ou mais dos seguintes métodos. Para o subsistema de captação são aceitáveis três métodos: a) método do ângulo de proteção; b) método da esfera rolante; c) método das malhas.

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Os métodos da esfera rolante e das malhas são adequados em todos os casos. O método do ângulo de proteção é adequado para edificações de formato simples, mas está sujeito aos limites de altura dos captores. Dependendo do �po da edificação o proje�sta pode u�lizar mais de um método. Na Figura 2 (Tabela 2 – NBR-5419:3) são apresentados os valores máximos dos raios da esfera rolante, tamanho da malha e ângulo de proteção correspondentes a classe do SPDA definida pelo Gerenciamento de Risco.

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Figura 2 - Tabela 2 – NBR-5419:3

MÉTODO DO ÂNGULO DE PROTEÇÃO (FRANKLIN) (ITEM 3.1) Também conhecido como Método de Franklin, esse método consiste em se determinar o volume de proteção propiciado por um cone, cujo ângulo da geratriz com a ver�cal varia segundo o nível de proteção desejado e para determinada altura H do captor até o plano da construção Dica: Apesar do método ser conhecido como Franklin, não podemos confundir o método com a peça (captor), a peça não está diretamente correlacionada com o método.

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Figura 3 - Captor �po Franklin e Exemplo do método de proteção

O volume de proteção provido por um elemento ver�cal depende do plano de referência da área a ser protegida.

Figura 4 - Relação do plano de referência com o angulo que será protegido

Para método de proteção iremos apresentar um exemplo em que o mesmo captor irá ser u�lizado para proteger dois planos de referência com alturas diferentes. O primeiro plano terá altura H = 9,22 m até o captor e o segundo plano de referência terá uma altura H = 21,52 m até o captor conforme a Figura 5.

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Figura 5 - Exemplos planos de referência

Após encontrar a altura H, que é a altura do captor acima do plano de referência da área que deverá será definida, consultamos na a Figura 6 (Figura 1 NBR5419:3), para definir o ângulo de proteção para determinada classe do SPDA.

Figura 6 - Figura 1 NBR-5419:3

Consultando a Figura 6 temos que: Para H = 9,22 o ângulo de proteção é 58º 06

Para H = 21,52 o ângulo de proteção é 38º Após encontrarmos o ângulo de proteção devemos verificar se a área de proteção abrange toda a edificação que deverá ser protegida, para isso basta inserir as informações no projeto com auxílio de um so�ware de desenho, nós u�lizamos o AutoCAD. Na Figura 7 representamos a proteção com um ângulo de 58º, toda estrutura localizada abaixo do ângulo de proteção está protegida.

Figura 7 - Estrutura protegida

Na Figura 8 temos a representação do sistema para um ângulo de proteção igual a 38º nesse caso o sistema não protege a área correspondente ao plano de referência adotado, devendo fazer o ajuste e modificação do sistema.

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Figura 8 - Estrutura não protegida

Um erro muito comum dos engenheiros proje�stas é fazer a análise somente da vista em corte da edificação, não podemos nos esquecer de considerar também a vista em planta para verificar se toda a edificação está sob o raio de proteção, para verificar basta u�lizarmos a seguinte fórmula:

Em que, Rp – Raio de proteção; H – Altura de um mastro acima do plano de referência; - Ângulo de proteção.

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Figura 9 - Cálculo do raio de proteção

Vamos encontrar o Raio de proteção para o ângulo de 58º, para verificar se toda a edificação realmente está protegida.

Com o valor do raio Rp de proteção, desenhamos o círculo equivalente a área de proteção com o centro no captor e assim comprovamos que toda a estrutura está protegida.

Figura 10 - Verificação área de proteção - Planta Baixa

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MÉTODO DA ESFERA ROLANTE (ITEM 3.2) A aplicação do método da esfera rolante consiste, basicamente, em rolar-se uma esfera imaginária por todas as partes externas da edificação. Esta esfera tem em seu raio (R) uma projeção es�mada da distância entre o ponto de par�da do líder ascendente (terra – nuvem) e a extremidade do líder descendente (nuvem – terra) que formam a descarga atmosférica. De acordo com a Figura 2, pode-se perceber que, quanto menor o raio R da esfera rolante, maior será o nível de proteção oferecido pelo SPDA. Isso ocorre, pois, ao considerar uma esfera de raio menor, por exemplo, 20 m, todas as descargas que possuírem o úl�mo salto do líder descendente maior que o raio R escolhido incidirão sobre o subsistema de captação do SPDA. No entanto, caso se opte por uma esfera de raio maior, todas as descargas que possuírem o úl�mo salto do líder descendente menor que o raio R escolhido poderão penetrar o volume protegido, criando a possibilidade de a�ngir estruturas que se encontram dentro do volume de proteção. A Figura 11 apresenta, esquema�camente, 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 obje�vo de analisar o volume de proteção oferecido por elas, assim como as regiões que se encontram desprotegidas do impacto direto de um raio.

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Figura 11 - Método da esfera rolante

De acordo com o método da Esfera Rolante de verificação do volume de proteção, os pontos nos quais a esfera tocar ao ser rolada sobre a estrutura representam locais desprotegidos e que, por este fato, devem possuir elementos do SPDA. O raio R da esfera rolante é definido de acordo com o nível de proteção seguindo a tabela da Figura 2. Para verificar a proteção da esfera rolante podemos u�lizar uma série de normas que são descritas a seguir:

= =

Em que, – Distância máxima 11

– Raio de interação – Raio de centro – Raio de proteção – Raio da esfera da norma - Altura de referência – Distância do captor ao solo Para método da esfera rolante iremos apresentar um exemplo com a configuração mostrada na Figura 12, com um sistema Classe III com R = 45 metros, captor com H = 10 metros e altura do plano de referência A = 5 metros.

Figura 12 - Exemplo esfera rolante

Fazendo os cálculos encontramos os seguintes valores:

Para verificar se nossa estrutura está protegida, devemos u�lizar um so�ware de desenho, no nosso caso u�lizaremos o AutoCAD como será mostrado a seguir. O primeiro passo é desenhar um círculo com o centro na esfera do captor com raio R = 45 m (conforme a classe do SPDA). 12

Figura 13 - Primeiro passo esfera rolante

O segundo passo vamos estender a linha de referência do solo até encontrar com o círculo e em seguida fazer uma cópia com uma distância R= 45 metros.

Figura 14 - Segundo passo esfera rolante

No cruzamento entre a linha que copiamos e o primeiro círculo desenhamos novamente um outro círculo com raio R=45 m.

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Figura 15 - Terceiro passo esfera rolante

No quarto passo podemos deixar somente o segundo círculo desenhado que corresponde a esfera de proteção. Podemos notar pela vista lateral que nem toda a estrutura está protegida, quando a esfera toca a estrutura significa que aquela parte não está protegida.

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Figura 16 - Quarto passo esfera rolante

No Quinto passo como a estrutura não está toda protegida inserimos mais um captor, e desenhamos um circulo com raio R = 45 m na extremidade de cada captor.

Figura 17 - Quinto passo

No Sexto passo onde as duas esferas se tocarem vai ser o centro da esfera de proteção, assim desenhamos mais um círculo com raio R = 45 m.

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Figura 18 - Sexto passo esfera rolante

No sé�mo passo podemos apagar os dois primeiros círculos desenhados ficando somente a esfera que representa a proteção, a área hachurada está toda protegida.

Figura 19 - Sé�mo passo esfera rolante

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Observando a vista lateral verificamos que a edificação está toda protegida, mas não é o suficiente, devemos sempre analisar também a planta baixa.

Figura 20 - Planta baixa com os captores

Na planta baixa devemos aplicar os valores calculados através das formulas apresentadas no início desta seção:

No oitavo passo devemos desenhar o raio de proteção, mas dessa vez devemos u�lizar o valor calculado Rp = 7,67 m.

Figura 21 - Oitavo passo esfera rolante

No nono passo devemos fazer a interação entre as duas esferas, para fazer essa interação devemos fazer os seguintes passos no AutoCAD: 17

- C+ Enter; - Escolher no menu a opção (tan, tan, raio) ou entrar com a letra t + Enter; - Clicar na tangente no primeiro círculo; - Clicar na tangente no segundo círculo; - Entrar com o valor do raio de interação calculado Ri = 20,6 metros; Fazemos todos os procedimentos para a parte de cima e também para a parte debaixo.

Figura 22 - Nono passo esfera rolante

Após desenhar todas as esferas podemos u�lizar o comando Trim e deixar representada somente a área protegida.

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Figura 23 - Vista em planta área totalmente protegida

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Para análise do método da esfera rolante é fundamental fazermos todos os passos apresentados e verificar toda área de proteção em corte e também em planta garan�ndo assim que toda a estrutura está sendo protegida.

MÉTODO DAS MALHAS (ITEM 3.3)

Uma malha de condutores pode ser considerada como um bom método de captação para proteger super�cies planas. Para tanto devem ser cumpridos os seguintes requisitos: a) Condutores captores devem ser instalados: - Na periferia da cobertura da estrutura; - Nas saliências da cobertura da estrutura;

A NBR-5419 orienta a instalação da malha de captação na periferia ou nas saliências da edificação pois são os locais onde existe maior concentração de cargas elétricas.

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Figura 24 - Concentração de cargas na periferia da edificação

O método das malhas é apropriado para telhados horizontais e inclinados sem curvatura, e também apropriado para proteger super�cies laterais planas contra descargas laterais. A distância entre os condutores da malha é definida em função da classe do SPDA conforme tabela da Figura 25.

Figura 25 - Tabela 2 (NBR-5419:3)

Nesse método os condutores que estão na horizontal são interligados de forma com que fique como uma rede, ou seja, uma malha de condutor. No momento do projeto dessa malha um fator levado em conta é o grau de proteção que o ambiente necessita, dessa forma o engenheiro proje�sta saberá se deixa os condutores mais próximos ou mais distantes, pois a malha quanto mais fechada maior é a proteção fornecida.

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Figura 26 - Exemplo método das malhas

CAPTAÇÃO NATURAL (ITEM 3.4) Componentes naturais do SPDA são componentes condu�vos não instalados especificamente para proteção contra descargas atmosféricas, mas que pode ser integrados ao SPDA ou que, em alguns casos, pode prover a função de uma ou mais partes do SPDA, para o subsistema de SPDA podemos u�lizar a estrutura e telhas metálicas, desde que seja respeitada a espessura mínima determinada pela NBR-5419:3.

Figura 27 - Tabela 3 (NBR-5419:3)

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O proje�sta ao especificar o sistema com captação natural deve sempre observar se a estrutura atente os critérios de espessura mínima e também tomar cuidado e verificar se o material u�lizado não é inflamável ou propagante de chama (no caso de telhas �po sanduiche), pois u�lizando como captor natural pode ocasionar pontos quentes em caso de uma descarga atmosférica, podendo gerar um incêndio na edificação.

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Figura 28 - Telha sanduiche - CUIDADO!

SUBSISTEMA DE DESCIDA O subsistema de descida é uma parte do SPDA externo projetado para conduzir a corrente de descarga atmosférica desde o subsistema de captação até o subsistema de aterramento, esse caminho deve ser o mais curto e direto possível para a terra. Os sistemas de descida não naturais são estruturas que são instaladas na edificação somente para realizar essa determinada função, podendo ser u�lizado condutores de cobre e alumínio por exemplo.

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Figura 29 - Exemplo de subsistema de descida

As descidas naturais aproveitam a própria estrutura da edificação para conduzir a corrente da descarga atmosférica até o aterramento, nesse caso podemos u�lizar pilares metálicos, ferragens dos pilares (nesses casos todos os pilares devem ser interligados), estrutura metálica (como por exemplo antenas e caixas d’agua).

Figura 30 - Subsistema de descida natural

Os materiais que devem ser u�lizados para os sistemas de descidas são normalizados e apresentados na Tabela 6 (NBR-5419:3), os mais u�lizados foram destacados na Figura 31.

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Figura 31 - Tabela 6 (NBR-5419:3)

O número mínimo de descidas é definido no item 5.3.2 e 5.3.3 da NBR-5419:3: “5.3.2 Posicionamento para um SPDA isolado O posicionamento das descidas deve obedecer ao seguinte: a) se os captores consis�rem em hastes em mastros separados (ou um mastro) não metálicos nem interconectados às armaduras, é necessário para cada mastro pelo menos um condutor de descida. Não há necessidade de condutor de descida para mastros metálicos ou interconectados às armaduras; b) se os captores consistem em condutores suspensos em catenária (ou um fio), pelo menos um condutor de descida é necessário em cada suporte da estrutura; c) se os captores formam uma rede de condutores, é necessário pelo menos um condutor de descida em cada suporte de terminação dos condutores. 5.3.3 Posicionamento para um SPDA não isolado Para cada SPDA não isolado, o número de condutores de descida não pode ser inferior a dois, mesmo se o valor do cálculo do perímetro dividido pelo espaçamento para o nível correspondente resultar em valor inferior. No 24

posicionamento, u�lizar o espaçamento mais uniforme possível entre os condutores de descida ao redor do perímetro. Valores das distâncias entre os condutores de descida são dados na Tabela 4.”

Figura 32 - Tabela 4 (NBR-5419:3)

Mas como saber a quan�dade de descidas não naturais? 1º Passo: é iden�ficar a classe do SPDA da edificação e consultar o valor de distância na Tabela 4 da NBR-5419:3; 2º Passo: com o valor da distância devemos definir o número de descidas, para isso medimos o perímetro da edificação e em seguida dividimos pelo valor da distância encontrada Exemplo: para uma edificação que possui um SPDA Classe I temos que a distância máxima (é aceitável que o espaçamento dos condutores de descida tenha no máximo 20% além dos valores apresentados na tabela) entre as descidas ser de 10 metros, o perímetro da edificação é igual a 40 metros, então temos: = =

40 10

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Posso fazer emendas nos cabos de descida? A NBR-5419:3 não permite fazer emendas nos condutores de descida conforme item 5.5.3 abaixo, a única exceção é para a instalação de conectores para ensaio que podem ser instalados próximo ao solo: “5.5.3 Conexões O número de conexões ao longo dos condutores deve ser o menor possível. Conexões devem ser feitas de forma segura e por meio de solda elétrica ou exotérmica e conexões mecânicas de pressão (se embu�das em caixas de inspeção) ou compressão. Não são permi�das emendas em cabos de descida, exceto o conector para ensaios, o qual é obrigatório, a ser instalado próximo do solo (a altura sugerida é 1,5 m a par�r do piso) de modo a proporcionar fácil acesso para realização de ensaios.”

Figura 33 - Conector para ensaio

Para melhorar a distribuição das correntes das descargas atmosféricas devem ser consideradas interligação horizontais com os condutores de descidas (anéis de cintamento), ao nível do solo, e em intervalos entre 10 a 20 metros de altura de acordo com a Tabela 4, para condutores de descida construídos em SPDA convencional.

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Figura 34 - Anel de cintamento

É necessário fazer o afastamento das descidas das estruturas metálicas da edificação (guarda corpo e janelas metálicas) para evitar possíveis centelhamentos. Caso não seja possível manter essa distância de segurança a estrutura deve ser equipotencializada.

Figura 35 - Equipotencialização janela metálica

A isolação elétrica (distância de segurança) entre o subsistema de captação ou de condutores de descida e as partes metálicas estruturais, instalações metálicas e sistemas internos pode ser ob�da pela adoção de uma distância “ d” , entre as partes, superior à distância de segurança “ s” :

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Em que,

- Depende do nível de proteção escolhido para o SPDA (ver Tabela 10); - Depende da corrente da descarga atmosférica pelos condutores de descida (ver Tabela 12 e Anexo C); - Depende do material isolante (ver Tabela 11); L - 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.

Figura 36 - Tabelas para cálculo da distância de segurança

Exemplo: Para uma janela metálica situada a uma distância L= 10 metros da equipotencialização conforme figura 37, com SPDA nível I, com um sistema com 4 descidas temos: 28

0,08 1 Conclusão: Como S = 0,35 metros, se esse janela metálica es�ver instalada a uma distância superior a 0,35 metros do condutor de descida ela não precisa ser equipotencializada pois está dentro da distância de segurança.

Figura 37- Distância L = 10 metros

Para proteção contra tensões de toque e passo podemos analisar e adotar as medidas descritas no item 8 da NBR-5419:3. “8 Medidas de proteção contra acidentes com seres vivos devido a tensões de passo e de toque 8.1 Medidas de proteção contra tensões de toque 8.1.1 Em certas condições, a proximidade dos condutores de descida de um SPDA, externo à estrutura, pode trazer risco de vida mesmo que o SPDA tenha sido projetado e construído de acordo com as recomendações apresentadas por esta Norma. Os riscos são reduzidos a níveis toleráveis se uma das seguintes condições for preenchida: a) a probabilidade da aproximação de pessoas, ou a duração da presença delas fora da estrutura e próximas aos condutores de descida, for muito baixa;

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b) o subsistema de descida consis�r em pelo menos dez caminhos naturais de descida (elementos de aço das armaduras, pilares de aço etc.) interconectados conforme 5.3.5; c) a resis�vidade da camada superficial do solo, até 3 m de distância dos condutores de descida, for maior ou igual a 100 kΩ .m NOTA Uma cobertura de material isolante, por exemplo, asfalto de 5 cm de espessura, ou uma cobertura de 20 cm de espessura de brita, geralmente reduz os riscos a um nível tolerável. 8.1.2 Se nenhuma destas condições for preenchida, medidas de proteção devem ser adotadas contra danos a seres vivos devido às tensões de toque como a seguir: a) a isolação dos condutores de descida expostos deve ser provida u�lizando-se materiais que suportem uma tensão de ensaio de 100 kV, 1,2/50 μs, por exemplo, no mínimo uma camada de 3 mm de polie�leno re�culado; ou b) restrições �sicas (barreiras) ou sinalização de alerta para minimizar a probabilidade dos condutores de descida serem tocados.”

Figura 38 - Condutor CUI- Termotécnica (Isolado contra tensão de toque)

“8.2 Medidas de proteção contra tensões de passo Os riscos são reduzidos a um nível tolerável se uma das condições apresentadas em 8.1.1 a), b) ou c) forem preenchidas. Se nenhuma dessas condições for preenchida, medidas de proteção devem ser adotadas contra danos a seres vivos devido às tensões de passo como a seguir: a) impor restrições �sicas (barreiras) ou sinalização de alerta para minimizar a probabilidade de acesso à área perigosa, até 3 m dos condutores de descida; 30

b) construção de eletrodo de aterramento re�culado complementar no entorno do condutor de descida. ” Para u�lização de descidas naturais todos os pilares devem ser interligados na base, como mostrado nos detalhes da Figura 39.

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Figura 39 - Interligação pilares metálicos das descidas naturais

SUBSISTEMA DE ATERRAMENTO O subsistema de aterramento é a parte de um SPDA externo que é des�nada a conduzir e dispersar a corrente da descarga atmosférica na terra. Para implementar esse sistema um conceito muito importante deve ser considerado que é o de eletrodo de aterramento: - Eletrodo de aterramento: parte ou conjunto de partes do subsistema de aterramento capaz de realizar o contato elétrico direto com a terra e que dispersa a corrente da descarga atmosférica nesta.

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Figura 40 - Eletrodo de aterramento

A NBR-5410:2004 descreve uma informação muito importante no item 6.4.1.1.3 que todo proje�sta deve considerar em todos os seus projetos: “6.4.1.1.3 Como as opções de eletrodos de aterramento indicadas em 6.4.1.1.1 são também reconhecidas pela ABNT NBR 5419, elas podem e devem ser usadas conjuntamente pelo sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) da edificação, nas condições especificadas naquela norma.” Quais as formas que posso considerar para meu eletrodo de aterramento que são definidas pela NBR-5419:3? Eletrodo de aterramento em anel: eletrodo de aterramento formando um anel fechado ao redor da estrutura, em contato com a super�cie ou abaixo do solo. Eletrodo de aterramento pela fundação: parte condutora enterrada no solo embu�da no concreto da fundação da estrutura, preferencialmente na forma de um circuito fechado, e que tem con�nuidade elétrica garan�da. Meu subsistema de aterramento precisa ter uma resistência mínima de 10Ω como vejo em muitos projetos? A resposta para essa pergunta é NÂO, devemos obter o menor valor possível, mas não temos que adotar um valor pré definido. Para comprovar essa informação devemos observar o item 5.4.1 da NBR-5419:3. 32

“ 5.4 Subsistema de aterramento 5.4.1 Geral 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, compa�vel com o arranjo do eletrodo, a topologia e a resis�vidade do solo no local. O segundo parágrafo do item 5.4.1 também é muito importante: 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.). Sistemas de aterramento devem ser conectados de acordo com os requisitos de 6.2.” O eletrodo de aterramento em anel deve seguir algumas premissas básicas que devem ser consideradas no detalhamento do projeto: O eletrodo de aterramento em anel deve ser enterrado na profundidade de no mínimo 0,5 m e Ficar posicionado à distância aproximada de 1 m ao redor das paredes externas.

Figura 41 - Detalhe da profundidade do eletrodo de aterramento

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Como definir as dimensões mínimas para o eletrodo de aterramento do meu sistema de SPDA? 1º Passo: O primeiro passo é realizar o Gerenciamento de Risco (NBR-5419:3) para então definir deve ser a classe de SPDA que será adotada. 2º Passo: Para esse passo devemos definir o comprimento mínimo para o eletrodo de aterramento. Para o eletrodo de aterramento em anel ou interligando a fundação descon�nua, o raio médio re da área abrangida pelos eletrodos não pode ser inferior ao valor l1: re ≥ l1, O valor de l1 deve ser consultado na Figura 42 (Figura 3 – NBR5419: 3) de acordo com o SPDA classe I, II, III e IV.

Figura 42 - Figura 3 (NBR 5419:3)

Para a Figura 42 devemos considerar as seguintes par�cularidades conforme as notas disponíveis (NBR-5419:3): O valor de l1 para As classes III e IV são independentes da resis�vidade do solo 34

Para solos com resis�vidades maiores que 3 000 Ω.m, prolongar as curvas por meio das equações: l1 = 0,03ρ-10 (para Classe I) l1 = 0,02ρ-11 (para a Classe II) 3º Passo: O que fazer com o valor l1 encontrado no passo? O valor de l1 deve ser maior que o re que corresponde ao raio médio equivalente a área abrangida pelos eletrodos de aterramento do subsistema de aterramento. Rara definir o valor de re devemos encontrar primeiro saber a área de cobertura do eletrodo em anel. Para isso representamos o eletrodo de aterramento no so�ware de desenho, no nosso caso u�lizamos o AutoCAD, e em seguida entramos com o comando de área (A+Enter) encontrando a área (o desenho deve estar em metros ou a unidade deve ser conver�da após ser encontrada). Com o valor da área A podemos encontrar o raio equivalente, subs�tuindo o valor da área na equação da área do círculo, encontrando assim o raio médio equivalente:

= Em que, re – Raio médio equivalente a área abrangida pelo eletrodo de aterramento; A – Área abrangida pelo eletrodo de aterramento. 4º Passo: Quando a condição re ≥ l1 não for atendida, eletrodos adicionais, quando necessários, podem ser conectados ao eletrodo de aterramento em anel, e devem ser localizados o mais próximo possível dos pontos onde os condutores de descida forem conectados. 35

Quando o valor requerido de l1 for maior do que o valor conveniente de re, eletrodos adicionais horizontais ou ver�cais (ou inclinados) devem ser adicionados com comprimentos individuais lr (horizontal) e lv (ver�cal) dados pelas seguintes equações:

lr = l 1 – re e

l v = (l 1 – r e)/2 Exemplo 5.1: Para esse exemplo devemos considerar as seguintes informações iniciais: - SPDA Classe III - E área do sistema A = 271,99 m² - Para o SPDA Classe III I1=5.

Figura 43 - Área equivalente

Subs�tuindo o valor de A= 271,99m² na forma do raio equivalente temos:

=

27,99

= 9,30

Então:

9,30 ≥ 5

36

Conclusão: somente o eletrodo em anel é suficiente. Exemplo 5.2: Para esse exemplo devemos considerar as seguintes informações iniciais: - SPDA Classe II - E área do sistema A = 271,99 m² - Resis�vidade do solo – 20000 Ω - Como o SPDA para o exemplo é Classe II devemos consultar a Figura 3 (NBR 5419:3) para obter o valor de I1 = 30 m.

Figura 44 - Figura 3 (NBR 5419:3)

Subs�tuindo o valor de A= 271,99m² na forma do raio equivalente temos:

=

27,99

= 9,30

Então:

37

9,30 ≤ 30

Conclusão: somente o eletrodo em anel não é suficiente devemos inserir mais eletrodos de aterramento:

lr = l1 – re

(30-9,30) = 20,7 (cabos)

e

lv = (l1 – re)/2

(30-9,30)/2 = 10,35 (hastes)

Nesse caso iremos u�lizar hastes de 3 metros, para conseguir chegar ao valor mínimo necessário:

(10,35/3) = 3,45 hastes Conclusão: quatro hastes são suficientes para a composição do meu eletrodo de aterramento. Eletrodo de aterramento pela fundação (3.15) Componente natural do SPDA: componente condu�vo não instalado especificamente para proteção contra descargas atmosféricas, mas que pode ser integrado ao SPDA ou que, em alguns casos, pode prover a função de uma ou mais partes do SPDA NOTA Exemplos para uso deste termo incluem: o Captor natural (estrutura e telhas metálicas); o Descida natural (perfis metálicos configurando os pilares de sustentação); o Eletrodo de aterramento natural (armaduras do concreto armado providas de con�nuidade elétrica). A NBR-5419 no item 5.4.4 define os critérios para adotar eletrodos de aterramento naturais:

“5.4.4 Eletrodos de aterramento naturais 38

As armaduras de aço interconectadas nas fundações de concreto, ou outras estruturas metálicas subterrâneas disponíveis, podem ser u�lizadas como eletrodos de aterramento, desde que sua con�nuidade elétrica seja garan�da. Os métodos para garan�r essa con�nuidade são idên�cos aos u�lizados para os condutores de descida. Quando as armaduras do concreto das vigas de fundação (baldrame) são u�lizadas como eletrodo de aterramento, devem ser tomados cuidados especiais nas interconexões para prevenir rachaduras do concreto. No caso de concreto protendido, os cabos de aço não podem ser usados como condutores das correntes da descarga atmosférica. “

Figura 45 - Exemplo eletrodo de aterramento natural

Conexões O número de conexões ao longo dos condutores deve ser o menor possível. Conexões devem ser feitas de forma segura e por meio de solda elétrica ou exotérmica e conexões mecânicas de pressão (se embu�das em caixas de inspeção) ou compressão. Não são permi�das emendas em cabos de descida, exceto o conector para ensaios, o qual é obrigatório, a ser instalado próximo do solo (a altura sugerida é 1,5 m a par�r do piso) de modo a proporcionar fácil acesso para realização de ensaios. Dimensões mínimas 39

Para o eletrodo de aterramento a NBR-5419:3 na tabela 7 determina as dimensões mínimas dos materiais de devem ser u�lizados, como exemplo o item mais u�lizado é o cabo de cobre nú de 50mm² que deve ter o diâmetro de cada fio da cordoalha de 3mm.

Figura 46 - Tabela 7 NBR-5419:3

6- Conclusão O proje�sta deve sempre estar atento a todos os detalhes e u�lizar a norma sempre que necessário para garan�r a segurança e o perfeito funcionamento de todos os sistemas, devendo sempre estar atento aos seguintes detalhes: Tomar cuidado com a captação natural (perfurações e pontos quentes); Ao trabalhar com descida natural interligue todos os pilares metálicos; Atente-se as dimensões mínimas para o subsistema de aterramento e tome cuidado com os cabos não norma�zados. Faça sempre a comparação de re com l1

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