Proteção de componentes localizados no topo dos prédios contra as descargas atmosféricas

Edição 91 – Agosto 2013
Por Jobson Modena

Quando se analisa a proteção neste tipo de componentes, certas vertentes devem ser estudadas:

– o tipo de material que reveste a carcaça do equipamento;

– existência de elementos de tecnologia da informação no interior do equipamento;

– se há mais de um tipo de linha de alimentação (energia ou sinal) adentrando o artefato sem a devida proteção contra os efeitos eletromagnéticos causados pelos raios.

Para as situações em que é exigida uma proteção simples em um elemento metálico que possa ser perfurado pelo impacto direto de um raio (por exemplo, um exaustor movido à energia eólica), é suficiente fazer uma interligação da forma mais curta e reta possível com um condutor metálico, o que configura a chamada equipotencialização direta.

Se o equipamento possuir componentes eletrônicos internos, entradas de alimentação elétrica e de comunicação por meio de condutores metálicos com outros equipamentos, o fato de a carcaça ser metálica não garante, na maioria das vezes, que uma conexão direta com o ponto mais próximo do SPDA seja o procedimento mais adequado para buscar a melhor forma de proteção. É importante que sejam seguidas orientações específicas, inclusive em muitos dos casos, distanciando o equipamento do SPDA de forma a ficar sob seu volume de proteção, mas a uma distância tal que evite o centelhamento entre eles.

Da ABNT NBR 5419, tem-se: Item 5.1.1.4.1 (Captores naturais): “Quaisquer elementos condutores expostos, isto é, que do ponto de vista físico possam ser atingidos pelos raios, devem ser considerados como parte do SPDA” – Para ser considerado SPDA ou fazer parte dele o elemento deve estar apto a receber descargas atmosféricas ou estar situado dentro do volume de proteção imposto por um subsistema de captação desenvolvido para um determinado nível de proteção, além de estar convenientemente aterrado. Na nota 4 do mesmo item: “Elementos condutores expostos que não possam suportar o impacto direto do raio devem ser colocados dentro da zona de proteção de captores específicos, integrados ao SPDA”.

Ao compilarmos estas prescrições encontramos o direcionamento da solução: construir um subsistema captor gerando um volume de proteção sobre o equipamento. O nível de proteção deverá ser escolhido na tabela B.6. da ABNT NBR 5419. O equipamento deverá estar suficientemente afastado dos elementos do SPDA de forma a cumprir a distância de segurança e os aterramentos necessários (carcaça, componentes internos, etc.) serão realizados diretamente no barramento de equipotencialização principal (BEP) ou no barramento de equipotencialização local (BEL), aquele que estiver mais próximo, da forma mais reta e curta possível.

Para se evitar centelhamento entre o sistema externo de proteção contra descargas atmosféricas e as partes condutivas ligadas à equipotencialização do prédio deve ser mantida uma distância de segurança dada pela expressão:

Em que:

s – distância de segurança;

k_i – depende do nível de proteção atribuído ao SPDA;

k_c – depende da corrente do raio que flui pelas descidas;

k_m – é dado em função do material isolante; e

l – é a distância (m) ao longo do elemento captor ou da descida a partir do ponto em que a distância de segurança deve ser determinada até o ponto mais próximo da equipotencialização.

Esta equação só é aplicável quando a corrente no condutor indutor puder ser estabelecida em função da corrente da descarga atmosférica.

Em estruturas de concreto com armaduras de aço interligadas e em estruturas metálicas ou com nível de proteção equivalente, os requisitos de proximidade são, em geral, atendidos, devido à subdivisão da corrente de descarga por múltiplos condutores.

Tabela 1 – Índices das constantes “k” em função do nível de proteção (extraída da ABNT NBR 5419)

Desenho 1 – Exemplos das configurações para determinação da constante k_c (extraído da ABNT NBR 5419).