Como instalar um sistema de SPDA ou Para-raios

QUANDO INSTALAR UM SISTEMA DE PARA- RAIOS?

Um projeto de para-raios conforme a norma tecnica NBR 5419  garante a diminuição dos efeitos nocivos dos raios, e protege melhor as pessoas e as edificações.
.
A norma tecnica de para-raios NBR 5419 determina por calculos complexos quando se deve instalar para-raios em edificações residencial, condominio, comercial, industrial e agricola no país,  levando em considerações: a finalidade do espaço, o indice isoceraunico do Municipio, o tipo de material da construção, o volume de pessoas, a quantidade média de raios na Região e as dimensões de cada edificação (altura x comprimento x largura).
Em Regiões com muitas chuvas, principalmente com altos indices de raios,  edificações de condominio ou comercial ou industrial ou com grande fluxo de pessoas, é certeza da necessidade de para-raios. Somente um engenheiro,  atualizado na area, poderá promover com segurança  o melhor tipo de projeto de para-raios a ser utilizado.
.
ATENÇÃO: Conforme NBR 5419 os sistemas de para-raios não são especificos para proteção de equipamentos eletro-eletronicos (computadores, central de pabx, CFTV, alarmes, portão automatico, painel de comando, PLC, Data Center, elevadores, geradores etc), devemos para isto seguir  normas tecnicas proprias, por exemplo: a NBR 5410, que trata de instalações eletricas de baixa e média tensão, dentre outras:
  • NBR 5410:04 – Instalações elétricas de baixa tensão;
  • NBR 5419:05 – Proteção de estrutura contra descargas atmosféricas;
  • NBR 13534:95 – Instalações elétricas em estabelecimentos assistenciais de saúde – requisitos para segurança;
  • NBR 13570:96 – Instalações elétricas em locais de afluência de público;
  • NBR 14306:99 – Proteção elétrica e compatibilidade; eletromagnética em redes internas de telecomunicações em edificações – Projeto;
  • NBR 14639:01 – Posto de serviço – Instalações elétricas;
  • NBR 5422:85 – Projeto de linhas aéreas de transmissão e subtransmissão de energia elétrica – procedimento;
  • NBR 5433:82 – Redes de distribuição aérea rural de energia elétrica – padronização;
  • NBR 5434:82 – Redes de distribuição aérea urbana de energia elétrica – padronização;
  • NBR 14039:05 – Instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV;
  • NBR 9153:85 – Conceituação e diretrizes de segurança de equipamento elétrico utilizado na prática médica – aspectos básicos – procedimento;
  • NBR NM 60335-1:03 – Segurança de aparelhos eletrodomésticos e similares – Parte 1: Requisitos Gerais (IEC 60335-1:1991 – 3ª edição, MOD)
  • NBR 7117:81 – Medição da resistividade do solo pelo método dos quatro pontos – Wenner
A instalação de um sistema para-raios é importante para a proteção de equipamentos eletricos e eletronicos, porém não é suficiente. Independentemente do caso, a instalação de para-raios é sempre primordial e atua em conjunto com  a instalação de protetores de surtos, filtros de linhas, fios terras, no-breaks etc, os para-raios, via de regra, são obrigados por Lei.

COMO SE DIVIDE UM SISTEMA DE PARA RAIOS ?

Os sistema de para-raios se dividem em 03(tres) partes principais: subsistema de     captação, subsistema de    descidas e subsistemas de aterramentos.
.
Os subsistemas de captação de para-raios podem ser compostos por captor ou captores tipo Franklin, o que determina o numero de captores de para-raios é o tamanho da edificação;  a largura x comprimento x altura do captor de para-raios em relação ao solo. Atualmente a norma tecnica permite considerar a ponta de um tubo metalico como captor de para-raios, assim como uma torre metalica também pode ser considerada um captor de para-raios. Basicamente, toda e qualquer parte metalica que possa ser atingida por uma descarga atmosferica, deve ser considerada no projeto do sistema de para-raios, assim sendo será naturalmente um captor de para-raios, por exemplo: ruflos, chamines, tanques metalicos, guarda-corpo, heliporto, escadas, estruturas metalicas de galpões, telhas de metal, mastros de antenas etc, em alguns casos o projetista não instala o subsistema de captação, pois já existe naturalmente, apenas interliga ao subsistema de descidas ou subsitemas de aterramentos. Por fim, outra forma de se obter um bom meio de captação de para-raios é instalar  cabos de cobre nú com 35mm² de seção, em torno de todo perimetro da edificação, mais cabos transversais, formando uma grande gaiola de faraday ou atraves de  fitas de aluminio com no minimo 70mm² de seção, tudo conforme determina a norma tecnica de para-raios NBR 5419:2005.
.
NOTA: toda estrutura a ser protegida por sistema de para-raios, que tenha mais de 10mts de altura em relação ao solo deve receber um  cabo em torno de todo perimetro, como complemento do sistema de para-raios, sendo uma exigencia da NBR 5419:05, norma tecnica de para-raios.
.
Os subsistemas de descidas de para-raios podem ser compostos  por cabos de cobre nú com 16mm², caso a edificação tenha até 20m de altura, acima disso devem ser utilizados  cabos para-raios de cobre nú com 35mm² ou fitas de aluminio com 70mm², com todas as descidas interligadas por aneis a cada 20m, conforme determina a norma tecnica NBR 5419:05. Os pilares das estruturas metalicas, desde que a condução eletrica seja garantida, também poderão ser utilizados com descida natural de para-raios, evitando gastos com cabos de cobre nú ou fitas de aluminio, e melhorando a manutenção do sistemas de para-raios, pois será mais dificil de sofrer vandalismos ou furtos de cabos de para-raios.
.
NOTA: em muitas instalações de para-raios é aconselhavel a utilização das fitas de aluminios ou dos aços das estruturas metalicas ou do concreto armado devido aos casos frequentes furtos de cabos de para-raios. Outra dica; no minimo devem ser feitas duas descidas de para-raios, por edificação, mesmo que seja uma pequena construção. Quando as edificações com para-raios forem muito amplas (shopping centers, galpões de logisticas, grandes industrias), com mais de 40 metros de largura dever-se-á instalar diversas descidas de para-raios dentro do volume a proteger.
.
Os subsistemas de aterramentos de para-raios podem ser formados pela propria estrutura de aço contida nas fundações, sapatas, colunas e baldrames das edificações, seja o alicerce de um condominio, ou clube ou  industria ou  igreja ou fazenda ou sitio ou chacara ou de uma simples residencia. A quantidade de metal existente nas fundações do concreto armado é muito grande e encontra-se protegida contra a corrosão, devido estar envelopada no concreto que é   hidroscopico e apresenta alta condutibilidade, maior que a terra preta de jardim, considerado um dos solos mais condutores nos projetos de para-raios. Outra forma de  obter-se um bom aterramento, seja de para-raios, ou  sistema eletrico é a utilização de haste de alta camada, ou seja; com 254 micras de cobertura de cobre sobre uma barra redonda de aço de no minimo 2,40m de comprimento x 5/8″, conhecida por haste copperweld, as quais deverão ser cravadas ao solo, no minimo 02 (duas), por determinação normativa e no máximo o numero suficiente para obter uma boa denagrem ao solo das correntes eletricas oriundas do subsistema de captação de para-raios. Para determinar esta medida são utilizados medidores tipo terrometros, que simulam a descarga atmosferica em menor proporção e depois comparam com a tensão residual que o solo conseguiu drenar atraves do subsistema de aterramento de para-raios.
.
NOTA: mais importante que um bom aterramento de para-raios, com medição ohmica bem baixa (NBR 7117:81 – Medição da resistividade do solo pelo método dos quatro pontos – Wenner), é a equalização dos aterramentos, como terra unico (Teoria do Barco) e a instalação do BEP (Barra de Equalização de Potenciais) conforme determina a norma tecnica de instalações de baixa e medias tensões para-raios NBR 5410. É proibido por norma tecnica a utilização de aluminio dentro do solo no aterramentos de para-raios ou aterramento eletrico ou simples interligações.
.

COMO FUNCIONA UM SISTEMA DE PARA RAIOS ?

Basicamente um bom sistema de para-raios funciona drenando ao solo, o máximo  da corrente eletrica presente em uma descarga atmosferica. Quanto maior for o percentual de corrente eletrica encaminhada ao solo, melhor será a eficiencia do sistema de para-raios, lembrando que nenhuma instalação de para-raios consegue conduzir 100% da descarga atmosférica que atinge um  para-raios (SPDA). O sistema de para-raios irá equalizar (igualar) o potencial (tensão) da nuvem com a do solo, ou seja; se a nuvem tem uma corrente eletrica muito alta, quando esta passar por cima da instalação do para-raios um lide descendente (raio caindo) ou lide ascedente (raio subindo) atingirá a instalação de para-raios, será um grande curto circuito, gerando uma enorme faisca ou centelhamento (raio – relampago).
.
NOTA: O raio pode subir ou  descer depende se a nuvem estiver positiva ou negativa, se a nuvem for positiva em relação ao solo (terra) o raio sobe e vice-versa. Uma vez equalizada as cargas eletrostáticas (anuladas), pelo para-raios, o raio cessa, assim como os seus efeitos, que duram menos de milésimo de segundo, a brincadeira do pente que se esfrega no cabelo e depois atrai os pequenos pedaços de papeis e estes ficam presos por um tempo e depois caem, somente atraindo novamente papeis se esfregar outra vez e carregar com mais energia eletroestatica é a melhor analogia com o funcionamento de uma instalação de para-raios ou um sistema de para-raios, apenas em proporção extremamente menor.
.

QUAL É O MELHOR  SISTEMA DE PARA RAIO ?

O    melhor sistema de para-raios é aquele que consegue drenar ao solo a maior parte da corrente da descarga atmosferica, de forma homogenea entre as descidas de para-raios, evitando grandes diferenças de potenciais no solo ou entre as descidas do para-raios. Traduzindo, o principal motivo da queima de aparelhos eletro-eletronicos e acidentes com pessoas por raios, se deve a tensão residual que fica no solo ou entre as partes metalicas da edificação e o solo, por isso a norma tecnica NBR 5419:05 e NBR 5410 orientam a interligar todas as partes metalicas, carcaças de equipamentos, ao para-raios, assim como as demais normas  tecnicas pertinentes, em analogia é como o antigo “fio terra” do chuveiro, quando os canos era metalicos. Tudo deve estar no mesmo potencial (mesmo terra), para-raios, condutores de proteção eletrica, estruturas metalicas, cabos terras etc.
.
NOTA: para ilustrar melhor o que é diferença de potencial em relação ao para-raios, diz o dito popular que o caipira brasileiro ao se deparar com uma situação de raios, ele passa a andar abaixado e pulando de pé em pé, alternadamente, e nunca colocando os dois pés ao mesmo tempo no solo, atitude que demanda de sabedoria, senão vejamos; quando o caipira está em um campo aberto, sem sistema de para-raios, ele abaixa e dificulta que os raios o atinja, e se o  raio atinjir uma arvore proxima, esta será um para-raios natural,  a corrente eletrica se espalhará por todo solo (tensão de passo), cada metro quadrado deste solo terá uma energia potencial e se neste instante os dois pés do caipira estiver em contato com o solo, haverá a circulação de corrente eletrica entre uma perna e a outra, diferente de estar com um pé só na terra, pois a eletricidade sempre necessita de dois pontos para conduzir! Assim sendo, em analogia, também se explica  porque na falta de para-raios, o gado sofre mais  que o ser humano (maior tensão de passo).
.

UM RAIO CAI VARIAS VEZES NO MESMO  LUGAR?

Sim, um raio cai duas ou mais vezes no mesmo lugar, inclusive os projetos de para-raios direcionam a isto, pois não podemos eliminar os raios, somente conduzi-los melhor pelos sistemas de para-raios. A incidência na torre Eifel (França) e no Empire State (USA) é da ordem de 40 descargas por ano, sendo mais um mito desfeito na area dos para-raios.
.
NOTA: Alias, até sem chuva há influencias; como estamos lidando com energia eletroestica, o simples fato que ter um bom sistema de para-raios, em epocas de estiagem (ou ar seco) a instalação de para-raios irá drenar parte da energia eltroestatica que atinge o sistema de para-raios, cabo eletricos aéreos, mastros de antenas etc, evitando pequenos surtos eletroestaticos que poderiam atingir instalações eletricas e equipametos eletro-eletronicos muitos sensiveis (EES), as instalações de para-raios não possuem esta finalidade especifica, mas acabam funcionando também em tempo seco, época em que  se  recebe choques até em maçanetas de automoveis, blusas de lã etc. O Ideal é instalar os DPS (Dispositivos de Proteção de Surtos), conforme orienta a norma tecnica ABNT NBR 5410 (Instalações Elétricas).
.

PARA-RAIO GAIOLA DE FARADAY É MELHOR?

Sim, se estivermos tratando de sistemas de para-raios para proteção mais criticas, a gaiola da faraday será a melhor opção, desde que respeitadas todas as orientações da norma tecnica de para-raios. A gaiola de faraday tem a caracteristica de blindar melhor o volume a proteger e se consideramos as ferragens da estrutura do concreto armado ou as estuturas metalicas, diversas gaiolas de faraday haverão naturalmente, reforçando o sistema de para-raios. O principio da gaiola da faraday é que o volume a proteger terá uma blindagem contra a entrada de ondas eletromagneticas, bem como a saida de ondas eletromagneticas, desde que a gaiola de farady esteja devidamente aterrada ao sistema de para-raios (SPDA). Para efeitos de calculos e projetos consideramos os raios como componentes de fortes ondas eletromagneticas, na ordem de megahertz.
.
1.0 – Como instalar um  PARA RAIOS num sitio ?

 

Parece algo obvio, mas é importante frisar: o raio não faz qualquer distinção se o ponto de descarga será num sitio ou residencia urbana ou industria ou igreja ou clube ou etc. O lide descendente (raio que desce) ou lide ascendente (raio de sobe) irá se formar preferencialmente entre a nuvem eletricamente carregada e o ponto condutor (captor do pára-raios ou arvore ou torre ou antena ou etc) mais proximo dela, por isso os pontos mais altos são os escolhidos para se instalar um sistema de pára-raios.
.
Nota: uma vez que o lide descedente ou ascedente se formou o raio começa a ocorrer como um grande curto-circuito entre  nuvem e  terra, porém em nanos segundos, no meio do percurso do raio, outros lides irão surgir “enxergando” outros pontos para descarregar  sua enorme corrente,  atribuindo a descarga atmosferica (raio) um formato de “raiz”.  Por isso, no sitio não basta a instalação de um simples captor de para-raios, a descarga atmosferica poderá atingir outros pontos adjacentes, procure uma empresa séria de instalação de para-raios, que siga a risca a norma tecnica da ABNT NBR 5419 e se desejar também proteger os equipamentos eletronicos sensiveis (EES), instale DPS (Dispositivos de Proteção de Surtos) conforme NBR 5410.
.

2.0 – As antenas, tubulações metalicas e torres devem ser ligadas ao sistema de PARA RAIOS (SPDA)?

Na realidade tudo que for metalico e possa ser atingido por um raio deve ser considerado no projeto de para-raios, conforme orienta a norma tecnica NBR 5419, vejamos a seguir:
Norma técnica de pára-raios, item 5.1.1.4.1: “Quaisquer elementos condutores expostos, isto é, que do ponto de vista físico possam ser atingidos pelos raios, devem ser considerados como parte do SPDA”.

 

.

3.0 – O que significa a equalização do sistema de PARA RAIOS (SPDA)?

Equalização é um dos pontos mais importantes no projeto de para-raios e na instalação elétrica, a norma técnica de para-raios NBR 5419 atua em conjunto com a NBR 5410 neste quesito. Veja como fazer uma barra de equalização conforme a norma de para-raios: Norma técnica de pára-raios, item 5.2.1.3.3: “Nota – A ligação equipotencial deve ser através de uma barra chata de cobre nu, de largura maior ou igual a 50 mm, espessura maior ou igual a 6 mm e comprimento de acordo com o número de conexões, com o mínimo de 15 cm.”

 

.

 

 

4.0 – Minha empresa está ao lado de um condominio alto, preciso de PARA RAIOS ?

Mesmo que sua empresa seja terrea, e o prédio do condominio vertical tenha uns 20 andares, com um sistema de pára-raios estritamente dentro da norma tecnica ABNT, voce ainda precisará de um sistema de para-raios, de toda documentação do projeto da instalação do para-raios, com laudo tecnico assinado por um engenheiro responsável pelo SPDA, esta será uma blindagem juridica. Também é importante resaltar que o raio ao definir que vai descarregar sua corrente em um determinado sistema de pára-raios, ele no meio do caminho irá normalmente se ramificar em dezenas de outros pequenos raios, formando algo parecido com uma raiz, e cada derivação dessa pode atingir as edificações vizinhas, por isso que a norma tecnica exige uma proteção global.
.

5.0 – Cada vez que chove o meu moldem queima, o que fazer?

O ideal é instalar um conjunto de supressor de surtos ou protetor de surtos , que deve comportar 03 níveis de proteção, que sejam; primeiro nível na entrada da rede elétrica fornecida pela concessionária, depois o segundo nível na caixa de distribuição elétrica, onde normalmente ficam os disjuntores que protegem o circuito elétrico que serve o moldem e equipamentos adjacentes, por fim no moldem, computador, impressora, monitor, etc que devem receber mais o protetor de surtos de terceiro nível. Este tipo de proteção, composto por 03 níveis, é denominada proteção em cascata, pois vai reduzindo os efeitos das descargas atmosféricas, desde a entrada da rede elétrica, até o ponto de consumo. É importante existir um bom sistema de aterramentos, instalação de pára-raios e equalização. Outra forma é desligar o moldem de tudo que mantenha contato com o meio externo, como se fosse guardá-lo na caixa, utilizar fibra óptica ou wireless são outras opções a considerar.