Captor
O captor é o elemento que recebe o impacto direto da descarga atmosférica. É pelo captor que a descarga atmosférica “entra” no SPDA e é conduzida a terra sem atingir diretamente o volume de proteção. Os captores podem ser divididos em captores naturais e captores não naturais.
Um captor não natural é um elemento metálico normalmente na forma de uma haste vertical, cabo horizontal ou elemento desenhado especificamente para este fim, como é o caso do captor tipo Franklin que é geralmente composto por uma ponteira metálica de três pontas ([2] MAMEDE FILHO, JOÃO).
Já os captores naturais são elementos metálicos que estão potencialmente expostos às descargas atmosféricas. Tanques, tubos, telhas e treliças metálicas com espessura superior a 0,5 mm são considerados captores naturais de uma edificação.
Condutor de descida
O condutor de descida leva a corrente da descarga atmosférica do captor para ser dissipada na terra. Ele deve passar por toda a edificação de um modo seguro para que não cause efeitos secundários perigosos como centelhamento lateral e indução de corrente em condutores próximos. O condutor de descida também pode ser natural ou não natural, em nosso caso utilizaremos um condutor não natural.
Um condutor de descida não natural é um elemento com condutividade mínima de 98%, que traça um percurso retilíneo e vertical, ligando o captor a terra pelo menor percurso possível e fixado na edificação no mínimo a cada 2 metros ([2] MAMEDE FILHO, JOÃO). O espaçamento máximo entre os condutores de descida depende do nível de proteção adotado para a edificação.
Anel de equipotencialização
A NBR-5.419 prevê que devem ser instalados anéis de equipotencialização ao redor de uma edificação, dependendo de sua altura. O primeiro anel que está previsto pela norma é o que interliga todas as descidas e hastes de aterramento que estão ao redor da edificação a proteger. O anel dever ser feito por um cabo de cobre nu enterrado a aproximadamente 0,5 metro de profundidade. Na impossibilidade de realizar esse anel, um outro deve ser previsto a uma altura não maior do que 4 metros acima do nível do solo ([1] ABNT, NBR –5.419).
Para interceptar as descargas laterais e dividir a corrente da descarga entre as diversas descidas, a norma também prevê um anel de equipotencialização a cada 20 metros de altura, contando a partir do nível do solo. Este anel pode estar embutido no reboco da edificação, mas é de fundamental importância que ele esteja na face exterior da mesma.
Cabo de proteção de borda
É recomendável que nas arestas superiores da edificação a proteger sejam instalados cabos de proteção de borda ([2] MAMEDE FILHO, JOÃO). Este cabo deve circular ao redor de toda a edificação interligando captores (caso estejam previstos) e o maior número de descidas possível.
A função deste cabo de proteção de borda é atuar tanto como captor quanto anel de equipotencialização, dividindo a corrente da descarga no maior número de descidas possível.
Ligações Equipotenciais
A ligação equipotencial principal (LEP) é o nome dado a barra condutora que interliga os diversos elementos da edificação listados abaixo:
- Eletrodos e malhas de aterramento;
- Aço das estruturas de concreto armado;
- Trilhos de elevadores;
- Anel de equipotencialização;
- Condutores de descida;
- Condutor neutro, quando disponível;
- Condutor terra de proteção;
- Blindagens;
- Canos metálicos;
- Bandejas metálicas;
Seu objetivo é equalizar os diferentes potenciais que podem surgir quando uma edificação é atingida por uma descarga atmosférica. Esse é um dos modos mais eficientes de se proteger o interior de uma edificação reduzindo os riscos de choques, incêndios e explosões ([2] MAMEDE FILHO, JOÃO).
A caixa de inspeção contendo a ligação equipotencial principal (LEP) deve ser localizada na parte mais baixa da edificação (no subsolo quando possível) e de maneira a possibilitar um fácil acesso para manutenção. Em edificações de grande porte é possível encontrar mais de uma LEP, sendo que estas devem estar devidamente conectadas.
Aterramento
O aterramento é o responsável por dissipar a corrente da descarga atmosférica no solo. Para fazer isso de forma segura ele deve oferecer o mínimo de resistência possível e se espalhar de forma homogênea, evitando assim diferenças de potencial muito alta ao redor do volume a proteger.
Por resistência de aterramento, devemos entender a relação da tensão medida entre o eletrodo e o terra remoto pela corrente injetada nesse eletrodo. A NBR-5.419 não indica um valor como sendo o máximo valor admissível e sim aponta 10Ω como um bom valor a ser trabalhado, suficiente para evitar sobretensões e centelhamento perigoso em estruturas normais.
A composição de um aterramento é dada basicamente por materiais condutores no formato de hastes, cabos, encanamentos, anéis e até mesmo a própria armação de aço presente na fundação da edificação que se deseja proteger. Todos esses elementos devem ser devidamente conectados e imersos na terra para formarem juntos a malha de aterramento da edificação.
Os elementos que compõem o sistema de aterramento também podem ser divididos entre naturais e não naturais. Novamente iremos utilizar o método não natural.
Os elementos de aterramento não naturais são normalmente cabos e eletrodos tipo hastes vertical, horizontal ou inclinada (haste de Copperweld). Ao executar um aterramento desse tipo, deve-se atentar a algumas distâncias que devem ser respeitadas:
- As hastes devem estar a uma distância mínima de 1 metro da fundação da edificação;
- As hastes devem respeitar um afastamento mínimo entre elas igual ao comprimento da própria haste. Essa medida visa reduzir o efeito de indutância mútua, o que acarretaria no aumento da resistência de aterramento em uma situação de condução de corrente ([4] VISACRO FILHO, SILVÉRIO).
Filosofias de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas.
Basicamente existem duas filosofias de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, cada uma utilizando de uma diferente técnica de proteção:
- Filosofia de captores tipo Franklin
A filosofia dos captores tipo Franklin se fundamenta no princípio de que uma descarga piloto descendente pode ser interceptada por uma descarga ascendente iniciada a partir de um dos captores instalados na edificação ([4] VISACRO FILHO, SILVÉRIO). Estes captores podem ser hastes, cabos ou elementos naturais, como foi apresentado anteriormente. Dessa maneira, a circulação da corrente de descarga se daria pelos condutores previstos no SPDA, não atingindo assim o volume que se deseja proteger.
O método do ângulo de proteção (ou ângulo de blindagem) é mais comumente utilizado devido à facilidade em determinar-se o volume de proteção. De acordo com o nível de proteção e altura do captor é determinado um ângulo de proteção que parte do captor, “roda” em torno da edificação e forma um cone. Qualquer descarga que poderia atingir esse cone é interceptada pelo SPDA. A figura abaixo ilustra melhor o conceito de ângulo de proteção:
Ângulo de proteção de um captor Franklin.
- Filosofia da Gaiola de Faraday
Essa filosofia recebe o nome de seu idealizador, o físico e químico inglês Michael Faraday (1791-1867). Em seus experimentos Faraday descobriu que envolvendo um volume por uma gaiola metálica, este ficava blindado do efeito de campos eletromagnéticos.
Aterrando a Gaiola de Faraday observa-se que qualquer descarga ascendente induzida por um líder descendente se dá por uma das partes metálicas da gaiola. A corrente da descarga circula apenas pela gaiola, protegendo tudo o que está no interior da mesma ([4] VISACRO FILHO, SILVÉRIO).
Para garantir a eficiência deste método de proteção, deve-se respeitar o limite de tamanho máximo dos módulos (reticulados) da gaiola tanto na parte superior como na lateral da edificação. Também se deve garantir que nenhuma parte da edificação “vaze” para fora da superfície formada pela Gaiola de Faraday.
É válido mencionar que algumas vezes são utilizadas hastes verticais curtas (10 a 30 cm) na parte superior da gaiola. Essas hastes são tidas como opcionais e não modificam o desempenho do sistema.
Sobre a utilização desse método de proteção, tem-se que ele é preferencialmente adotado em estruturas que ocupam áreas extensas e é o único aceito pela NBR-5.419 para proteger estruturas com altura superior a 60 m de altura.
Sistemas híbridos
Aos sistemas de proteção que utilizam uma mescla das duas filosofias apresentadas acima, dá-se o nome de sistema híbrido ([4] VISACRO FILHO, SILVÉRIO).
Na proteção de uma edificação como um prédio comercial ou residencial temos o uso predominante da Gaiola de Faraday. Porém, a proteção através de uma gaiola “pura” raramente pode ser implementada, já que na cobertura desses prédios muitas vezes encontramos corpos elevados como caixas d’água, chaminés, antenas e outros. Assim, complementa-se a proteção provida pela Gaiola de Faraday com um captor tipo Franklin, disposto no topo da edificação. Esse captor é conectado aos cabos de proteção de borda, módulos da Gaiola de Faraday e a todas as descidas disponíveis.
Por: Bruno Ferlin
