POR QUE A PDA É ITEM INDISPENSÁVEL NOS EMPREENDIMENTOS NO BRASIL

Márcio Augusto Teles da Cruz¹

Profissão e Contato²

RESUMO

Comumente conhecidas como raios, as descargas atmosféricas representam um dos fenômenos naturais mais poderosos e imprevisíveis que afetam inúmeros empreendimentos em todo o mundo. No Brasil, devido à sua localização geográfica e clima tropical, é um dos maiores alvos de raios no mundo, assim, registrando uma incidência muito alta desse fenômeno. De acordo com dados do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), o Brasil recebe cerca de 60 milhões de raios por ano, o que representa uma média de 2 raios a cada segundo. Diante dessa realidade, a Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA) torna-se item essencial para a segurança de pessoas e a preservação das instalações residenciais e industriais no Brasil.

Palavras-chave: Proteção; Raios; Empreendimentos, Segurança.

ABSTRACT

Commonly known as lightning, atmospheric discharges represent one of the most powerful and unpredictable natural phenomena that affect countless businesses around the world. In Brazil, due to its geographic location and tropical climate, it is one of the biggest targets of lightning in the world, thus registering a very high incidence of this phenomenon. According to data from the National Institute for Space Research (INPE), Brazil receives around 60 million lightning strikes per year, which represents an average of 2 lightning strikes every second. Given this reality, Protection against Atmospheric Discharges (PAD) becomes an essential item for the safety of people and the preservation of residential and industrial facilities in Brazil.

Keywords: Protection; Lightning; Businesses; Safety. 

¹Profissional com experiência de 37 anos em indústrias nacionais e multinacionais. Formação na área de Engenharia de Energia (Unisinos) e Engenharia de Segurança do Trabalho (UTFPR). Atuou por mais de 25 anos no setor de Energia, Petróleo e Gás. Nos últimos 20 anos, atuou na Companhia de Gás do Estado do Rio Grande do Sul nas áreas de operação com gás natural, elétrica e automação. Elaborou procedimentos de trabalho em equipamentos elétricos, na fiscalização de projetos e inspeção de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, na inspeção de dutos metálicos enterrados, na elaboração de memorial descritivo para licitação de serviços ligados ao setor elétrico e de inspeção de revestimento de dutos. Também atuou na prestação de apoio técnico a outros setores da companhia, como projetos de energia fotovoltaica para sistemas isolados, obras de engenharia e na reabilitação estrutural de dutos metálicos avariados por corrosão e obras de terceiros.

²Consultor e Projetista. E-mail: contato.vitalprevencao@gmail.com

1 INTRODUÇÃO

As descargas atmosféricas representam um dos fenômenos naturais mais poderosos e imprevisíveis que afetam inúmeros empreendimentos em todo o mundo. Seus efeitos ao atingir uma edificação, sem a proteção adequada, podem, em muitos casos, ter potencial catastrófico, podendo ser fatais para pessoas, animais e causar enormes danos a edificações em geral.

Porém, estes danos podem ser minimizados, em grande parte, quando uma edificação, residencial ou industrial, possuir uma Proteção contra Descargas Atmosféricas.

Neste artigo, abordaremos a importância deste sistema de proteção, as formas de implementação disponíveis e a legislação vigente no Brasil, além de como as edificações podem ser preparadas para mitigar os riscos associados a raios.

2 O FENÔMENO DESCARGA ATMOSFÉRICA

Comumente chamada de raio, a descarga elétrica é um fenômeno natural causado pelo acúmulo de cargas elétricas nas nuvens. Esse acúmulo ocorre, principalmente, em nuvens do tipo cúmulo-nimbo, que são grandes e têm um forte movimento de ar vertical em seu interior. Tal movimento gera uma separação de cargas dentro da nuvem, criando regiões com cargas positivas e negativas. Isso leva a um desequilíbrio elétrico entre a nuvem e o solo ou entre diferentes regiões da própria nuvem.

A descarga elétrica tem início quando o campo elétrico, produzido por estas cargas, excede a capacidade isolante do ar, rigidez dielétrica do ar (3 MV/m), em um dado local na atmosfera, podendo ser dentro da nuvem ou próximo ao solo. Esse processo acontece em frações de segundo, liberando uma grande quantidade de energia, que é vista como um clarão e ouvida como trovão.

Figura 1 ‒ Descarga elétrica em nuvem cúmulo-nimbo

Fonte:  Pexels - Fotógrafo José Roberto Oliveira (2013).

3 OS RISCOS DAS DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

Os raios são descargas elétricas de grande intensidade.  Esse fenômeno envolve altíssimas temperaturas, que podem ultrapassar 30.000 °C. Quando um raio atinge uma edificação, ele pode causar diversos danos, entre eles:

3.1 Incêndios: A descarga elétrica pode provocar incêndios devido ao calor gerado pelo impacto do raio, especialmente em materiais inflamáveis, como madeira ou instalações elétricas mal protegidas.

3.2 Danos Estruturais: A intensidade do raio pode danificar a estrutura física da edificação, como fundações, paredes e telhados, comprometendo a segurança da construção.

3.3 Riscos à Vida Humana: A principal preocupação é com a segurança das pessoas dentro das edificações. O impacto direto de um raio pode causar queimaduras graves ou até a morte, além de danos em equipamentos eletrônicos e sistemas elétricos.

3.4 Danos Elétricos: A sobrecarga elétrica provocada pela descarga atmosférica pode afetar sistemas elétricos internos da edificação, danificando circuitos, aparelhos televisores, computadores, sistemas de comunicação, entre outros equipamentos sensíveis.

Portanto, é evidente que a proteção contra raios não é apenas uma questão de segurança, mas também de preservação de bens materiais e manutenção da funcionalidade dos serviços e equipamentos eletrônicos de uma edificação.

4 COMO FUNCIONA A PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS 

A Proteção contra Descargas Atmosféricas (PDA) é composta por um conjunto de sistemas e dispositivos. Tais itens são projetados para interceptar, conduzir e dissipar a energia do raio de forma segura, sem que ela afete a edificação e as pessoas em seu interior. Este sistema de proteção contra raios deve ser implantado de acordo com as normas técnicas específicas, como a ABNT NBR 5419/2015 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), a qual trata deste tema. 

O sistema de proteção é composto por alguns itens, entre eles estão:

SPDA Externo, composto por:

• Sistema de Captação: A captação das descargas atmosféricas é realizada por meio de sistemas como para-raios ou condutores de captação instalados no topo das edificações. Esses dispositivos têm a função de interceptar o raio e direcionar sua energia de maneira controlada.

• Sistema de Condução: Após a captação, a corrente elétrica do raio é conduzida por meio de condutores até o sistema de aterramento. Esse trajeto deve ser feito de maneira segura, evitando que a corrente passe por estruturas vulneráveis ou equipamentos sensíveis.

• Sistema de Aterramento: O sistema de aterramento é crucial para dissipar a energia do raio de forma segura no solo. Ele deve ser projetado para garantir que a corrente elétrica não cause danos ou perigo a pessoas que estejam próximas à estrutura.

SPDA Interno, composto por:

• Sistema de Equipotencialização: Um dos objetivos deste sistema é evitar diferenças de potencial que possam resultar em descargas internas perigosas. A equipotencialização conecta todas as partes metálicas da edificação e sistemas de energia, minimizando esses riscos.

• Isolação Elétrica: A isolação elétrica está associada à adequada distância de segurança entre elementos de captação e descida, de partes metálicas estruturais, sistemas internos e demais instalações metálicas da edificação, com o objetivo de evitar centelhamentos perigosos.

Entre as principais medidas de proteção contra surtos estão:

• Dispositivos de Proteção Contra Surtos (DPS): Os dispositivos de proteção contra surtos ajudam a proteger equipamentos eletrônicos e sistemas sensíveis contra os picos de energia causados pelas descargas atmosféricas.

• Roteamento das Linhas: Um roteamento adequado das linhas internas da edificação minimiza os laços de indução e reduz a criação de surtos de tensão dentro da estrutura.

• Sistema de Blindagens: O sistema de blindagens pode reduzir o campo eletromagnético, assim como a intensidade dos surtos induzidos internamente.

• Aterramento e Ligações Equipotenciais: A equipotencialização deve ser providenciada para todas as partes metálicas e serviços que adentram a chamada Zona de Proteção (ZPR), como tubulações metálicas, linhas elétricas e de sinais.

Logo, todos estes elementos, quando utilizados de forma combinada, proporcionam maior robustez à PDA.

5 MAS QUANDO DEVO INSTALAR UMA PDA?

Para saber se uma edificação residencial, comercial ou industrial necessita de uma PDA, é necessária uma avaliação por meio de um estudo chamado de gerenciamento de risco. O estudo envolve uma série de processos e análises que possibilitam calcular os riscos aos quais a edificação está exposta. Alguns locais possuem uma baixa densidade de descargas atmosféricas (Ng)*. No entanto, não se pode basear-se apenas neste fato. Inúmeros são os fatores a serem considerados para que este estudo seja concluído de forma correta. Fatores como as dimensões e as características da estrutura, as linhas de serviços que nela adentram, as características do ambiente da estrutura são alguns dos itens a serem considerados.

A partir da premissa de que o local necessita da PDA, é necessário se atentar ao nível de proteção adotado para o local. Este nível variará de I a IV, o que resultará na eficiência adequada para proteger a estrutura. 

Existem 3 maneiras de projetar um sistema de captação segundo a NBR 5419/2015, entre eles:

• Método das malhas (Gaiola de Faraday);

• Método da esfera rolante (Eletrogeométrico), e 

• Método do ângulo de proteção (Franklin). 

Todos estes métodos podem ser aplicados separadamente ou em conjunto.

*(Ng): Corresponde a incidência média anual de descargas atmosféricas que atingiram o solo para cada quilômetro quadrado (km²).

Abaixo, Figura 2, apresenta uma representação dos métodos de proteção mencionados.

Figura 2 – Métodos de proteção contra descargas atmosféricas

A: Método das malhas; B: Método da esfera rolante; C:  Método do ângulo de proteção.                                                                                                              

Fonte: FISCHER (2018).

6 A LEGISLAÇÃO E NORMAS TÉCNICAS NO BRASIL

No Brasil, a proteção contra raios é regulada, principalmente, pela NBR 5419 da ABNT, que estabelece as condições e critérios para o projeto, instalação e manutenção de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas. A norma define que todas as edificações devem ser protegidas de acordo com sua categoria de risco, tamanho e localização geográfica. Além disso, a norma determina que o sistema de proteção deve ser periodicamente inspecionado e mantido em conformidade com os padrões estabelecidos, para garantir que ele continue funcionando adequadamente. A instalação do sistema de proteção contra raios deve ser realizada por profissionais qualificados, que sigam rigorosamente as especificações técnicas para garantir a eficácia do sistema.

7 A IMPORTÂNCIA DA PDA NAS EDIFICAÇÕES BRASILEIRAS

A implementação de uma proteção contra descargas atmosféricas nas edificações é fundamental por várias razões, entre elas:

1. Segurança das Pessoas: A principal função de qualquer sistema de proteção é garantir que os ocupantes de uma edificação estejam seguros. Em locais de grande incidência de raios, como o Brasil, a proteção contra descargas atmosféricas é uma medida preventiva crucial para evitar fatalidades ou ferimentos graves.

2. Preservação do Patrimônio: As descargas atmosféricas podem danificar irreversivelmente as estruturas das edificações e equipamentos internos. Com a instalação de um sistema de proteção adequado, os danos materiais são minimizados, evitando prejuízos financeiros elevados e a necessidade de reparos de alto valor financeiro.

3. Proteção de Equipamentos Elétricos: A modernização das edificações e o uso crescente de tecnologias eletrônicas fazem com que equipamentos sensíveis, como computadores, sistemas de segurança, eletrodomésticos e aparelhos de comunicação, sejam alvos de danos por surtos de energia causados por raios. Um sistema de proteção adequado preserva esses dispositivos, evitando que a energia do raio os danifique.

4. Cumprimento das Exigências Legais: A PDA é exigida por leis e regulamentos técnicos, como a NBR 5419, a qual estabelece que a instalação da proteção contra raios é obrigatória para edificações com risco elevado ou que sejam consideradas indispensáveis, como hospitais em geral, unidades de pronto atendimento público, edificações históricas e escolas.

A imagem 1 ilustra a proteção contra descargas atmosféricas instalada em patrimônio histórico na Ilha de Ratones (Fortaleza de Santo Antônio de Ratones), localizada em Florianópolis, Santa Catarina.

Imagem 1 – Proteção contra descargas atmosféricas em patrimônio histórico

Imagens - Fortaleza de Santo Antônio de Ratones, Florianópolis - SC (2024).

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A metodologia empregada no desenvolvimento de projetos de uma PDA é baseada em estudos estatísticos. Logo, não existe garantia de que a proteção dos seres vivos e dos equipamentos nele inseridos esteja com 100% de proteção.

Portanto, os projetos e as instalações devem seguir rigorosamente as recomendações técnicas contidas nas normas vigentes. Neste contexto, havendo alguma ocorrência com vítimas, perda de receita por falha nos equipamentos ou danos materiais, e estando o projeto e a instalação de acordo com as normativas atuais, tanto o profissional responsável quanto o proprietário da edificação estarão respaldados legalmente, evitando assim as penalidades previstas em lei.

9 CONCLUSÃO

A proteção contra descargas atmosféricas nas edificações no Brasil deve ser encarada como uma necessidade, não um luxo. Devido à alta incidência de raios no território brasileiro, as edificações precisam estar devidamente equipadas para enfrentar esse fenômeno natural. 

Com o avanço das tecnologias de construção e a adoção de normas rigorosas, é possível minimizar os riscos associados aos raios. Portanto, é fundamental que proprietários de imóveis e construtores, com a supervisão de engenheiros especializados na questão de segurança, estejam atentos à importância da PDA. O investimento neste sistema de proteção deve ser efetuado, seguindo as recomendações das normas técnicas vigentes. Inspeções e manutenções regulares, nos períodos determinados nos regulamentos legais, também devem ser seguidas rigorosamente, visando a eficácia desse sistema. Somente assim será possível reduzir os danos causados por raios, protegendo a vida humana e o patrimônio material, em um país tão afetado por esse fenômeno da natureza.

REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5419: Proteção contra Descargas Atmosféricas: 1. ed. Rio de Janeiro: ABNT, 2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. CURSOS ABNT: Apostila do curso de proteção contra descargas atmosféricas. 2020. Rio de Janeiro: ABNT, 2020. 

TERMOTÉCNICA, Indústria e Comércio LTDA. Apostila Orientativa sobre SPDA. Disponível em: https://www.tel.com.br/imagenstel/institucional/apostila_spda.pdf .  Acesso em: 08 nov. 2024.

HERMINI, Helder Anibal. Fenômenos Eletrostáticos em Sistemas Industriais. Aula UNICAMP, 2015. Disponível em: http://slideplayer.com.br/slide/342856/ . Acesso em: 15 nov. 2024.

FISCHER, Darlan Régis. Análise de Risco e Proposta de PDA para uma Edificação Universitária. Monografia. Trabalho de Conclusão de Curso. Engenharia de Segurança do Trabalho. Santa Rosa, UNIJUI, 01 de Março de 2018. Portal do Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia. https://www.oasisbr.ibict.br/vufind/Record/UNIJ_9387572de231db5af761ad72bb536dac/Details . Acesso em: 08 nov. 2024.

PATRÍCIO, Fernando Nunes. CREA-PR – Proteção Contra Descargas Atmosféricas. Série de Cadernos Técnicos da Agenda Parlamentar. 2016. Disponível em: https://www.crea-pr.org.br/ws/wp-content/uploads/2016/12/protecao-contra-descargas-atmosfericas-SPDA.pdf .Acesso em: 08 nov. 2024.