Descargas sob controle

Depois de captar a descarga, o sistema de proteção contra descarga atmosférica deve dividir a corrente entre as diversas descidas para condução ao aterramento. Eficiência e segurança estão ligadas à quantidade de condutores

Não é possível proteger completamente uma estrutura contra as descargas atmosféricas. Os pára-raios, tecnicamente chamados de SPDA (Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas), atuam na proteção contra incidência direta e, mesmo assim, sempre haverá riscos, ainda que substancialmente minimizados, de ocorrerem descargas na edificação. A função desses sistemas é receber o raio e encaminhá-lo para dissipação no solo pelo caminho mais curto e rápido.

O nível de proteção desejável para uma edificação é definido pela NBR 5419 - Proteção de Estruturas contra Descargas Atmosféricas, que traz tabelas que classificam a edificação de acordo com o tipo de ocupação, o tipo de construção, seu conteúdo, localização e topografia da região. Conforme for a classificação da estrutura, a norma indicará a necessidade de haver ou não SPDA, além do nível de proteção e respectiva eficiência. É necessário levar em conta, ainda, o mapa de curvas isoceráunicas*, que indica a quantidade anual de cargas por quilômetro quadrado. Em São Paulo, por exemplo, ao dividir a quantidade de raios pela quantidade de prédios, as estatísticas indicam que os prédios são atingidos por um raio a cada 15 anos, em média. "As descargas têm preferência pelos prédios mais altos e com maior massa", explica o engenheiro Duílio Moreira Leite, diretor da Encontre Engenharia.

O diretor da divisão de potência do IEE-USP (Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo), Hélio Eiji Sueta, conta que a revisão da norma está sendo feita com base nas normas do IEC (International Electrotechnical Commission). A norma do IEC é composta por quatro partes, sendo, respectivamente, referentes a aspectos gerais e principais conceitos; gerenciamento de riscos e probabilidades; proteção das estruturas e seres vivos; e proteção de equipamentos eletroeletrônicos internos. "Vai modificar bastante a atual norma brasileira", prevê Sueta, que participa do comitê de revisão.

Uma das mudanças é a ênfase na proteção de equipamentos, especialmente contra danos decorrentes de surtos provocados pela alta intensidade das descargas. Para tanto, divide as áreas externas do prédio de acordo com a sujeição à queda direta de raios. Assim, determina os protetores a serem colocados em cada ambiente a partir do risco de descargas.

* Curva isocerâunica é a que une dois pontos da superfície terrestre a um idêntico número de dias em que são observadas trovoadas (se só se vêem relâmpagos, não são computados), em um intervalo de tempo

Proteção composta
Após definir os riscos a que está sujeita a edificação e qual é o nível de proteção desejado, são tomadas as decisões técnicas de projeto com relação a cinco pontos fundamentais: sistema de captadores, sistema de descidas, sistema de aterramento, distâncias de segurança e equipotencialização. Os dois últimos dizem respeito, respectivamente, ao distanciamento das descidas em relação a portas e janelas e à continuidade da descarga durante sua trajetória até o aterramento. "Curvas no sistema de condução podem afetar a continuidade da descarga", alerta Sueta.

Para entender o funcionamento de um SPDA, é importante conhecer os três subsistemas que o compõem, pois são os mesmos em qualquer metodologia de cálculo adotada. O subsistema de captação é responsável por receber as descargas diretas. De acordo com o engenheiro e consultor da Guismo Engenharia, Jobson Modena, "tudo o que for metálico e estiver no topo de uma edificação pode ser considerado elemento de captação". O mesmo vale para objetos metálicos localizados nas laterais a mais de 20 m de altura a partir do solo. É esse subsistema que diferencia a metodologia de cálculo do SPDA, como veremos adiante.

Para utilizar a estrutura do edifício como condutora da descarga recebida, é necessário garantir que as ferragens apresentem continuidade elétrica. Teste é feito com equipamento que mede a resistência à corrente	Região mais sujeita à queda de raios, beiradas devem ser protegidas com anel periférico que interliga os condutores

O segundo subsistema é responsável por receber a descarga dos captadores e dividir e conduzir, por meio das chamadas descidas, a corrente para o aterramento. Não afeta o cálculo para disposição dos captadores, mas a quantidade de descidas pode influenciar a eficiência da condução. "A quantidade mínima está ligada à norma e ao nível de proteção", elucida Modena. Se a corrente estiver concentrada em poucas descidas, pode saltar para janelas, por exemplo. Por isso, ao utilizar as ferragens da própria estrutura para condução, "a diferença é brutal", reforça.

Em vez de utilizar entre 15 e 20 descidas externas, exigidas pela norma, toda a ferragem da estrutura conduz a corrente. Considerando que cada pilar tem, pelo menos, quatro barras de aço, bastariam cinco para igualar a eficiência. "É muito mais barato. Não é usado por desconhecimento e por achar que pode estragar o pilar, o que não é verdade", lamenta Modena. É importante, no entanto, atentar para que todas as barras estejam em contato e bem amarradas. "O campo magnético gerado pela corrente faz com que as barras tendam a se atrair", explica Leite.

Alternativas para evitar o roubo de cobre, apontadas por Normando Virgílio Borges Alves, da Termotécnica, são o uso de materiais mais discretos e menos visados, que não prejudiquem também a estética da fachada. Ele sugere barras chatas de alumínio ou aço galvanizado a fogo, pintadas na cor da fachada ou instaladas antes da aplicação do reboco.

Uso da estrutura como condutora de descargas é preferido pela norma. Custos podem ser reduzidos e capacidade de dispersão da corrente é maior devido à divisão entre as ferragens dos diversos pilares

O mesmo princípio vale para o subsistema de aterramento. "Se as ferragens da estrutura estiverem ligadas às das fundações, o aterramento está pronto", afirma Sueta. O volume de metal dentro dos blocos de fundação aliado à umidade do subsolo garante a dispersão da corrente na terra. Nos casos em que a fundação não é usada para esse fim, os condutores de descida devem ser interligados por um anel que contorna toda a estrutura. Esse deve distar 1 m da periferia do prédio e estar enterrado a 50 cm de profundidade. O recuo evita que a diferença de potencial entre o interior e o exterior provoque a chamada tensão de passo. Ainda é costume enterrar uma haste ligada aos condutores para compor o aterramento. No entanto, "essa recomendação será retirada da revisão da norma", alerta Sueta, pois dissipa menos a corrente do que o anel.

Há uma tendência, inclusive com preferências indicadas pela norma, para o uso de elementos naturais à edificação para composição do SPDA. "Fica muito mais econômico. Só precisa instalar os captadores", afirma Leite. As edificações com estrutura metálica configuram um bom exemplo. Embora sejam alvos mais fáceis para descargas, desde que atendam aos requisitos da norma referentes à continuidade elétrica dos elementos e à condição de receptividade quanto à perfuração, "a estrutura pode ser considerada autoprotegida", observa Modena. "É o que ocorre em tanques de combustível feitos em chapas metálicas com mais de 5 mm de espessura", compara. Em prédios metálicos, a corrente se divide muito entre as colunas, eliminando os riscos aos usuários.

A proteção contra descargas para apartamentos de cobertura não foge às regras gerais e considera a proteção contra descargas diretas. Isso significa que a área ao ar livre, assim como as pessoas que nela estiverem, estão teoricamente protegidas contra descargas diretas. Ainda assim, no entanto, podem ocorrer descargas laterais ou centelhamentos perigosos que não cabem ao SPDA evitar. "A recomendação, nesses casos, é que as pessoas se dirijam às áreas cobertas quando começar a trovejar", resume Jobson Modena.