Critérios básicos de dimensionamento de aterramento para SPDA

O subsistema de aterramento de um SPDA (Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas) é responsável por dispersar a corrente da descarga atmosférica no solo, permitindo o controle das tensões de passo e toque, bem como dos potenciais gerados, a fim de evitar centelhamentos perigosos. Assim, desempenha um papel fundamental na proteção da vida contra choques elétricos e incêndios, tornando seu adequado dimensionamento um fator crucial para o sucesso de um SPDA.

A NBR5419, assim como diversos documentos técnicos e científicos, define como preferencial, na solução do subsistema de aterramento de um SPDA, o uso dos elementos metálicos naturais contínuos das fundações. Isso se deve ao fato de as fundações tipicamente conterem elementos metálicos ao longo da periferia das estruturas, com grande volume de massa metálica, serem cobertas por concreto, que, em contato com o solo, apresenta baixa umidade, resultando em um baixo valor de resistividade do solo. Isso, por sua vez, resulta em tensões geradas na injeção da corrente da descarga atmosférica menores do que em soluções similares não naturais.

Essa solução natural, pode não ser possível em alguns casos em que não há elementos metálicos ao longo da periferia da estrutura, como ocorre com galpões metálicos, que geralmente utilizam soluções de fundação apenas com blocos de fundação isolados para cada pilar metálico ou pré-moldado. Nessas condições, uma solução não natural deve ser adotada.

A solução não natural, através da utilização de eletrodos adicionados, tem como base a implementação de um anel condutor ao longo da periferia da estrutura, afastado em um metro das paredes, onde geralmente são instalados os condutores de descida do SPDA, sendo enterrado a uma profundidade mínima de cinquenta centímetros.

Observem que essa abordagem utiliza exclusivamente eletrodos na horizontal, não incorporando o uso de eletrodos verticais, como as hastes de aterramento. A configuração básica pode ou não ser suficiente para a solução de aterramento. Essa determinação ocorre por meio da avaliação do comprimento mínimo do raio médio da configuração básica. Se o raio médio for maior que o exigido mínimo, a configuração básica não necessitará, obrigatoriamente, de complementação. No entanto, em caso contrário, será necessário adicionar eletrodos extras à configuração básica.

O raio médio da solução básica é o raio de um círculo, cuja área (A) é igual à área do anel da solução básica. Portanto, para a determinação do raio da solução básica, basta aplicar a seguinte equação:

rmédio=A

Já o comprimento mínimo (l1) do raio médio é retirado do gráfico da Figura 3 da Parte 3 da NBR5419:2015. Esse gráfico representa a relação entre o comprimento mínimo e a resistividade do solo onde a solução básica será implantada. Essa resistividade deve ser obtida por meio da aplicação da NBR7117-1. No entanto, podemos observar no gráfico que, se a classe do SPDA definida na análise de risco, conforme a Parte 2 da NBR5419, for III ou IV, o comprimento mínimo independe da resistividade do solo. Apenas para as classes I e II haveria a necessidade de determinar a resistividade do solo para obtenção do comprimento mínimo.

A quantidade de eletrodo de aterramento extra vertical (lv) ou horizontal (lh) é estabelecida pelas seguintes equações, caso o raio médio (rmédio) não seja maior que o comprimento mínimo (l1):

lh= l1-rmédio

lv= l1-rmédio2= lh2

Essa quantidade adicional de eletrodo, seja vertical (hastes) ou horizontal (cabos enterrados radialmente a 50 cm de profundidade), deve ser adicionada para cada condutor de descida e próxima a ele. Não é necessário somar as duas quantidades das equações, basta escolher entre a quantidade vertical (lv) ou horizontal (lh). Essa escolha é feita por conveniência da instalação. Por exemplo, em solos rochosos, a complementação horizontal é mais adequada devido à limitação na cravação de hastes de aterramento. Por outro lado, em locais com pouco espaço para lançamentos horizontais, a utilização de hastes de aterramento é mais apropriada, especialmente,ã considerando que o comprimento das hastes (lv) é a metade do comprimento horizontal (lh).

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