Necessidade de Proteção

A decisão de proteger uma determinada estrutura pode ser de ordem legal (códigos de obras municipais – Brasil), uma preocupação do proprietário para evitar prejuízos materiais e pessoais, ou exigência das seguradoras já que raios provocam danos e incêndio.

O Método pode vir especificado pelo código de obras ou ser um dos existentes na norma NBR5419.

Área de atração

É a área da vista em planta aumentada proporcionalmente a uma vez a altura da estrutura (NBR5419) e tres vezes a altura IEC1024-I.

Fórmula de cálculo

Formação paralelepipédica: Ap = área base+2x área da base + ¶ x h ao quadrado

Com a área de proteção calcula-se a probabilidade de queda de raios.

P=Ap x Ng x 0,000001 onde: Ng = densidade de raios na região e 0,000001 ajuste de unidades.

Logo teremos a probabilidade de ocorrência de raios em uma determinada estrutura, ou seja, de quantos em quantos anos cairá um raio na estrutura.

Com isto podemos calcular a obrigação de proteção ou não pela norma.

P0=P x A x B x C x D x E onde:

P0 = Necessidade de proteção obrigatória

Se P0 < 0,00001 será desnecessário, se P0 > 0,001 será obrigatório a proteção.

Níveis de proteção

A NBR5419 relaciona 4 níveis de proteção relacionados com as estruturas como relacionado abaixo:

• Nível I – Destinado às estruturas nas quais uma falha do sistema de proteção pode causar danos às estruturas vizinhas ou ao meio ambiente.Ex.: depósitos de explosivos, materiais sujeitos à explosão, material tóxico ao meio ambiente…etc.
• Nível II – Destinados às estruturas cujos danos em caso de falha serão elevados ou haverá destruição de bens insubstituíveis e/ou de valor histórico, mas em qualquer caso se restringirão à estrutura e seu conteúdo, EX.: Museus, escolas, ginásios esportivos, Estádio de futebol…etc.
• Nível III – Destinada às estruturas de uso comum, como residências, escritórios, fábricas sem risco de explosão ou de risco, …etc.
• Nível IV – Destinadas às estruturas construídas de material não inflamável, com pouco acesso de pessoas, e com conteúdo não inflamável. EX.: depósitos em concreto, e com conteúdo não inflamável, estoque de produtos agrícolas …etc.

Avaliação de Risco

Para imaginar os riscos precisaremos usar um modelo de um caso prático onde indicaremos os riscos envolvidos, abaixo temos a descrição dos riscos existentes em uma edificação e sistema de proteção.

8.1 Falha da Blindagem direta – é quando uma descarga atmosférica consegue passar entre os cabos e captores ou ao lado deles e chegar à área protegida, podendo provocar incêndio ou explosão, para se evitar isto o numero de cabos deve ser aumentado diminuindo o espaço entre eles.

8.2 Falha da auto proteção – uma descarga passa pelos captores e atinge o teto fora do volume de proteção provocando fusão da telha com a volume protegido que inflama a mistura da zona 1 logo abaixo do teto, pode-se evitar isto com telhas de espessura mais grossa ou melhorando a blindagem.

8.3 Falha de dimensionamento – ocorre quando o sistema foi mal dimensionado e se utilizou cabo de descida inferior aos mínimos recomendados, provocando seu rompimento ao receber uma

8.4 descarga, neste caso é necessário se efetuar a troca dos condutores.

8.5 Falha na proximidade – isto ocorre porque os condutores e captores estão muito próximos das estruturas do volume protegido, pode-se evitar esta falha distanciando mais os componentes do sistema das paredes e tetos da estrutura.

8.6 Geração de descargas laterais – ao ocorrer uma descarga a corrente que passa nos condutores de descida causam quedas de tensão ao longo desses componentes e podem dar origem a descargas laterais às pessoas que estejam em sua proximidade, esta tensão é a resultante da queda indutiva nos condutores e a queda de tensão no sistema de terra, a solução é melhorar o numero de condutores de descida e melhorar o sistema de aterramento.

8.7 Geração de tensões de passo – as correntes ao se dispersarem no solo, produzirão tensões de passo perigosas às pessoas que estiverem na vizinhanças do sistema de proteção, tensões geradas pela diferença de potencial a cada metro do ponto de impacto, solução é colocar uma grossa camada de concreto e/ou melhorar o sistema de aterramento de forma a diminuir as tensões de grade em torno do aterramento e ponto de impacto.

8.8 Geração de tensão de toque – uma pessoa pode tocar nos condutores de descida no qual naquele exato momento está sendo gerada uma tensão indutiva + diferença de potencial pela descarga atmosférica, solução é colocar materiais isolantes até a altura de 2,5 mts e/ou obstáculos que mantenham as pessoas afastadas destes pontos.

Eficiência do sistema de proteção / Níveis

É importante primeiro vermos algumas definições importantes referentes a eficiência.

• Eficiência da interceptação: é a relação entre o número de descargas atmosféricas recebidas pelo sistema de captores e o numero médio esperado de descargas sobre a área de atração da estrutura;
• Eficiência do dimensionamento: é a relação entre o número de descarga captada pelo sistema e que não provocaram danos e o numero de descarga captada pelo sistema de proteção;
• Eficiência global de um sistema de proteção: é a relação entre o numero de descargas que caem sobre o sistema de proteção ou sobre a estrutura e não produzem danos a ela e o numero médio esperado de descargas sobre a área de proteção da estrutura;
• Eficiência pela norma NBR5419.

Todos parâmetros do SPDA são dimensionados com base no nível de proteção, seja a captação, as descidas, a malha de aterramento ou as ligações equipotenciais. Não existe nenhum problema, do ponto de vista técnico, em dimensionar um SPDA com nível de proteção mais rigoroso, ele apenas será superdimensionado e consequentemente mais caro do que o nível calculado. O que não pode ser feito é um subdimensionamento, ou seja, utilizar um nível menor do que o especificado, pois estaríamos expondo a instalação a riscos e danos premeditados.

No geral, um bom SPDA começa pelo correto dimensionamento e é somente através do cálculo do gerenciamento de risco da edificação que conheceremos o nível de proteção adequado.