Pára-raios (Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas-SPDA)
Autor: Junio Gracielo | Publicado: 2009-12-23T08:55:00-03:00

Pára-RaiosIntroduçãoNada pode ser feito para impedir a queda de um raio em determinado local ou estrutura. Quando a energia acumulada na nuvem atinge um valor-limite capaz de romper a isolação do ar, o raio desce em direção ao solo (líder descendente) e, em dado momento, outro raio sai do solo (líder ascendente) em direção ao líder descendente. A uma altura entre 20 m e 100 m do solo, os dois líderes se encontram e nesse momento o raio "decide o local que irá atingir". Esse ponto de encontro é também chamado de centro da esfera e serve de embasamento para a teoria do modelo eletrogeométrico ou "esfera rolante". Os pontos altos e de maior área de exposição são os que têm maior probabilidade de ser atingidos. No entanto, nada poderá impedir que uma edificação pequena possa ser atingida; apenas a probabilidade é menor.Por melhor que seja o sistema de proteção instalado, este nunca será 100% eficiente, pois estamos lidando com um fenômeno natural, totalmente imprevisível e aleatório. Os sistemas de pára-raios destinam-se, prioritariamente, a proteger as edificações e as vidas humanas. Se bem instalados, minimizam também os riscos de danos a equipamentos elétricos, eletromecânicos e eletrônicos. Porém, nesse caso, uma proteção adequada requer a instalação de supressores de surtos (protetores elétricos) e a equalização (interligação) das malhas de aterramento.Quando Benjamin Franklin descobriu que o raio era um fenômeno físico-elétrico, em 1752, sustentou a tese de que o pára-raios instalado em cima de uma edificação poderia "descarregar a nuvem", evitando que o raio caísse. Pouco tempo depois, ao constatar que edificações providas de pára-raios também tinham sido atingidas, o cientista reformulou sua teoria, admitindo que um sistema de pára-raios é o caminho mais rápido e seguro para uma descarga atingir o solo, o que minimizaria eventuais danos e riscos pessoais.Por incrível que pareça, ainda hoje existem pessoas que acreditam na primeira teoria de Franklin. A norma da ABNT sobre pára-raios que vigorou até 1993 (NBR 165) aceitava apenas o método Franklin com um ângulo de 60º. Já a nova NBR 5419/93 adotou como referência a norma da IEC (International Electrical Comission), atualização que permitiu aumentar consideravelmente a eficiência dos sistemas de proteção utilizados no Brasil. O texto atual define critérios mais coerentes, variando os ângulos de proteção em função do nível de proteção (veja tabela) e da altura da edificação, até um ângulo máximo de 55º - neste caso, aplicado no nível 4, o de menor eficiência e no qual os riscos materiais e pessoais são muito baixos (galpões com conteúdo desprezível e raro acesso de pessoas).Um dos pontos positivos da nova norma é a proibição de qualquer artifício destinado a majorar a proteção dos Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (item 4.7 da norma). Com o intuito de ganhar dinheiro à custa de pessoas leigas ou desatualizadas, alguns fabricantes prometem captores com ângulos majorados (80º ou mais), dispositivos artificiais e até teorias patéticas para tentar ganhar o espaço deixado pelos captores radioativos, cuja fabricação foi proibida pela CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). Por isso, são considerados confiáveis apenas os métodos de proteção contemplados pela NBR 5419/93, único documento aceito pelo Código de Defesa do Consumidor.A obrigatoriedade ou não de instalar um SPDA é em geral uma exigência de leis municipais. Quando essas leis adotam a NBR 5419/93, é possível dispensar o SPDA, desde que haja uma avaliação estatística de acordo com o anexo "B" da norma (este anexo verifica se a edificação precisa ou não de um sistema de proteção). Porém, cabe salientar que mesmo que o cálculo indique não ser necessário fazer proteção, o desejo do usuário de se sentir seguro é motivo mais que suficiente para a instalação do SPDA. Uma vez tomada essa decisão, o primeiro passo consiste em enquadrar a edificação em um dos quatro níveis de proteção (veja Tabela 1).Após a seleção do nível de proteção, deverá ser definido o método de proteção, espaçamento das descidas etc. (Tabela 2).Observações1. O sistema Franklin, recomendado para edificações de pequeno porte, deve ser instalado em poste ou torre fora da edificação, porém dentro do raio de ação (conforme indicar o método da esfera rolante). Desaconselha-se a instalação do sistema sobre telhados, sob o risco de provocar danos à cobertura e eventuais infiltrações de água no futuro.2. Outro fator a ser levado em consideração é o impacto estético que essa instalação (chamada de "paliteiro") acarreta para a edificação.3. Para galpões e prédios, o melhor sistema é a Gaiola de Faraday.4. Para locais onde são armazenados ou produzidos materiais inflamáveis e explosivos, o sistema "fisicamente isolado" (poste ou torre metálicos) é o mais indicado, com acréscimo de um cabo aéreo, passando por cima da edificação, dependendo do grau de risco de explosão.5. Quando citada neste trabalho, a palavra "condutor" deve ser entendida como: cabos, barras chatas de alumínio ou cobre, perfis metálicos, tubos metálicos etc.6. Um sistema batizado de "estrutural" (embutido no concreto armado) vem sendo muito usado em Minas Gerais desde a publicação da NBR 5419/93 (junho1993). Do ponto de vista da proteção contra descargas atmosféricas, esse sistema tem-se mostrado bastante eficiente e aproximadamente 30% mais econômico que os sistemas externos/embutidos. Sua aplicação é destinada principalmente a prédios, podendo também ser implantado em galpões industriais.Métodos de dimensionamentoA norma atual admite basicamente três métodos capazes de orientaro dimensionamento de um SPDA. São eles:Sistema Franklin-------------------------------------------O sistema Franklin consiste na colocação de hastes verticais sobre a edifi-cação (ou perto desta), de modo que a edificação fique den-tro do cone de proteção projetado pela ponta do pára-raios. Devido às limitações impostas pela norma, a abertura do cone foi substancialmente reduzida e por esse motivo o sistema passa a ser cada vez menos usado em grandes edifícios, contudo indicado para edificações de pequeno porte ou para proteger estruturas específicas no alto de prédios, tais como antenas de TV ou parabólicas, placas de aquecimento solar, luminosos etc. A proteção baseia-se na rotação da tangente de um triângulo em torno de um eixo (geratriz), cujo ângulo de abertura é determinado pela Tabela 2, variando em função do nível de proteção e da altura da edificação.Método da esfera rolante, eletrogeométricoou esfera fictícia ------------------------------------------Como vimos anteriormente, Franklin e Gaiola de Faraday são sistemas compostos de materiais (mastros e cabos) instalados nas fachadas das edificações. Para saber se esses materiais estão corretamente posicionados e dimensionados, confirmando assim a eficiência do sistema projetado, pode-se adotar um modelo de cálculo chamado "método da esfera rolante", que consiste em fazer rodar uma esfera fictícia (com raio de acordo com a tabela) em todos os sentidos e direções sobre o topo e fachadas da edificação. O objetivo é fazer com que os mastros (Franklin) ou cabos (Gaiola) impeçam que a esfera toque a edificação. A esfera, neste caso, simula a ação do raio. Este é um método de cálculo e dimensionamento que, ao contrário do Franklin e Gaiola de Faraday, não existe fisicamente.O método da esfera rolante data da década de 80 e constitui uma evolução do método Franklin. Muito usado para proteção das linhas de transmissão de energia, o método foi simplificado para ser aplicado em edificações, servindo tanto para dimensionar o SPDA quanto para checar a proteção com relação a edificações vizinhas, desníveis e estruturas específicas, tais como antenas, placas de aquecimento solar, painéis de propaganda etc., normalmente colocadas no topo das edificações. O raio da esfera é adotado em função do nível de proteção selecionado (ver tabela) e corresponde à distância de encontro entre o líder ascendente e o líderescarpado.Sistema de Gaiola de Faraday ou malha---------------------------------O sistema da Gaiola de Faraday consiste no lançamento de cabos horizontais sobre a cobertura da edificação, modulados (com fechamentos, "mesh") de acordo com o nível de proteção (veja tabela). Esse sistema funciona como uma blindagem eletrostática, uma tentativa de reduzir os campos elétricos dentro da edificação. As suas vantagens são:melhor eficiência e proteção menor impacto estético minimiza o campo elétrico dentro da edificação sistema consagrado internacionalmente menor manutenção preventivaFonte: Téchne