O método da esfera rolante, suas vantagens e cuidados

Os métodos de captação reconhecidos pela comunidade científica e adotados pelas normas NBR 5419 e IEC 62305 são o método das malhas e o da esfera rolante. O método do ângulo de proteção, também mencionado nessas normas, é uma simplificação do método da esfera rolante, de modo que, na prática, contamos com apenas dois métodos principais. O método das malhas é amplamente utilizado, principalmente por sua simplicidade no dimensionamento e pelo baixo impacto no projeto arquitetônico. No entanto, o método da esfera rolante oferece a vantagem de permitir o uso de elementos naturais na proteção, superando obstáculos e reduzindo os custos da solução.

Figura 1 – Exemplo de utilização do método da esfera rolante

O método da esfera rolante envolve uma análise tridimensional, exigindo um estudo em 3D para contemplar todas as possibilidades de aproximação da descarga atmosférica. Esse método delimita o alcance do último salto entre os líderes descendente e ascendente. Assim, qualquer ponto onde a esfera tocar está suscetível a uma possível conexão com a descarga atmosférica.

Na figura 1, a esfera não entra em contato com a estrutura central, que deve ser protegida, sugerindo que uma aproximação vertical dos líderes não conseguiria estabelecer conexão com essa estrutura, mas sim com um dos prédios adjacentes. Já na figura 2, a esfera rolante é posicionada lateralmente, simulando uma aproximação inclinada dos líderes, oriunda de uma nuvem que não se encontra diretamente sobre o conjunto de estruturas, mas se aproxima pela lateral. Nessa condição, mesmo tocando os prédios adjacentes, a esfera também toca a estrutura a ser protegida, indicando que a área destacada em cinza no zoom pode ser atingida nessa situação de aproximação lateral.

Figura 2 – Identificação de região desprotegida

Um exemplo clássico da aplicação do método da esfera rolante é ilustrado na figura 3, onde há guarda-corpos metálicos. A figura 4 mostra o resultado da proteção proporcionada pela esfera ao longo de toda a extensão da cobertura. Observa-se que a esfera não toca diretamente o prédio, apenas os guarda-corpos, evidenciando que eles atuam como elementos naturais e suficientes de captação.

Figura 3 – Guarda-corpo como elemento natural

Figura 4 – Método da esfera rolante em guarda corpo como elemento natural

A utilização de elementos naturais de captação, por meio do método da esfera rolante, em combinação com elementos naturais de descida e aterramento, como a armadura de aço contínua de pilares, vigas e fundações em estruturas de concreto armado, possibilita uma solução de proteção contra descargas atmosféricas de baixíssimo custo. Isso é especialmente vantajoso quando o elemento natural de captação, como os guarda-corpos mencionados, já possui continuidade elétrica natural com as armaduras de aço da estrutura.

Figura 5 – Medição de continuidade elétrica em guarda-corpo

Lembrando que, conforme a NBR 5419:2015, as armaduras de aço de estruturas em concreto armado só podem ser utilizadas como elementos naturais de proteção se apresentarem continuidade elétrica ao longo de toda sua extensão, o que pode ser verificado visualmente ou por meio de medições de continuidade elétrica. Além disso, especialmente no caso dos elementos naturais de captação, é fundamental que eles sejam capazes de suportar os efeitos eletromecânicos provocados pela descarga atmosférica.

Sobre o autor:

José Barbosa é engenheiro eletricista, relator do GT-3 da Comissão de Estudos CE: 03:064.010 – Proteção contra descargas atmosféricas da ABNT / Cobei responsável pela NBR5419. | www.eletrica.app.br