A proteção na captação pelo método da esfera rolante

Na ABNT NBR 5419 são apresentados três métodos de cálculo para o subsistema de captação em um sistema de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA). São eles os métodos: do ângulo de proteção (Franklin), das malhas (Faraday) e o da esfera rolante, baseado no modelo eletrogeométrico (EGM). Segundo esta norma, os três métodos têm eficiência técnica equivalente se forem guardadas as devidas precauções descritas para cada um deles. Para uma comparação feita sob o ponto de vista comercial, o método a ser escolhido dependerá das dimensões e da topologia da cobertura e elementos a serem protegidos que estão instalados acima dessa cobertura. Comumente, a adoção de sistemas mistos é bastante utilizada.  Em nossa opinião, o método da esfera rolante é, na grande parte dos casos, o mais versátil.

O método da esfera rolante, que era tratado no anexo C da versão 2005 e permanece sem alterações na norma atual, estabelece, por meio do posicionamento de elementos verticais, o volume de proteção do subsistema de captação em um SPDA para qualquer direção.

A aplicação do método da esfera rolante consiste, basicamente, em rolar-se uma esfera imaginária por todas as partes externas da edificação. Esta esfera tem em seu raio (R) uma projeção estimada da distância entre o ponto de partida do líder ascendente (terra – nuvem) e a extremidade do líder descendente (nuvem – terra) que formam a descarga atmosférica.

O raio da esfera rolante pode ser calculado utilizando-se a seguinte equação:

Em que:

R – raio da esfera, em metros;
I_{máx –}  valor de crista máximo do primeiro raio negativo, em quilo amperes.
Esta equação foi formulada pelo GT-33 da CIGRÉ – Conferência Internacional de Grandes Redes Elétricas de Alta-Tensão.

De forma simplificada, a ABNT NBR 5419 define raios da esfera fictícia (R) padronizados em função da corrente elétrica pré-definida para as quatro classes de proteção normalizadas em um SPDA conforme mostra a Tabela 1:

Tabela 1 – Raio da esfera rolante conforme a classe do SPDA adotada – Parte 3 da ABNT NBR 5419:2015

Assim, os locais em que a esfera tangencia a estrutura são preferenciais (tem maior probabilidade) para o impacto direto das descargas atmosféricas. Resumindo, pode-se dizer que “os locais onde a esfera toca mostram onde provavelmente os raios irão impactar” e, portanto, devem ser protegidos. Esta proteção deve ser obtida por meio da instalação de condutores de tal modo que eles apoiem a esfera rolante sem permitir que ela se apoie na estrutura a ser protegida.