SPDA: o que é, tipos, quando é necessário e passo a passo do projeto

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Você sabe o que é o SPDA? Qual é a importância desse sistema?

Caso a sua resposta seja não, provavelmente, já deve ter escutado a palavra ‘para-raio’. Não é mesmo?

Neste artigo, vamos te explicar os principais pontos do assunto. Fique por dentro para entender melhor.

O que é o Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA)?

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O Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA) está presente em vários estabelecimentos tais como: empresas, fábricas, edifícios e até mesmo em residências e estabelecimentos agropecuários mais afastados dos grandes centros urbanos.

Ele serve como proteção de prédios, antenas, instalações industriais e para pessoas contra as descargas atmosféricas.

Compostos por dispositivos instalados nos pontos mais altos das instalações e das estruturas, o sistema pode proporcionar um caminho para terra oferecendo a menor resistência elétrica possível.

Sendo assim, é possível que a descarga atmosférica possa fluir em direção a terra, sem danificar equipamentos ou estruturas.

Também pode proteger contra descargas próximas às estruturas e proteção para serviços entrantes para o interior das estruturas tais como linhas de energia, de sinais, de telecomunicação, de Internet bem como tubulações metálicas diversas como hidráulicas e de fluídos em geral.

Por meio dos SPDA´s é possível minimizar os efeitos das descargas elétricas nas instalações, construções e proteger as pessoas que estão nesses locais.

Já dá para perceber que esse sistema é de extrema importância para a proteção de um estabelecimento.

O que é um para-raio?

Para-raios são hastes metálicas pontiagudas e/ou condutores feitos de cobre, alumínio ou aço. Eles são conectados à Terra por fios condutores, que oferecem um caminho de baixa resistência para as descargas elétricas atmosféricas, conhecidas como raios.

Há quem acredite que os para-raios atraem raios, o que é um equívoco. Eles têm a função de conduzir a energia do raio por um lugar seguro, para que o local não fique danificado e nem as pessoas fiquem machucadas. Ou seja, o objetivo é oferecer um caminho pelo qual o raio possa atravessar o local, com a menor quantidade de estrago.

Geralmente, eles ficam posicionados nos pontos mais relevantes e culminantes das edificações e estruturas, proporcionando um eficiente subsistema de captação com a menor impedância e resistência elétrica possível para proteção humana e patrimonial.

Para que serve o SPDA?

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Talvez você não saiba, mas o Brasil está em primeiro lugar na lista de países com maior incidência de raios no mundo.

Ao todo, são 77,8 milhões de descargas no solo a cada ano. Um levantamento inédito feito pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, o Inpe, aponta que o país ocupa a sétima posição no ranking global de mortes provocadas pelo fenômeno.

Com os dados, podemos observar que o Brasil é um dos países que mais recebe descargas elétricas.

Por esse motivo, o Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) é indispensável para a segurança das edificações e estruturas.

O SPDA serve, justamente, para proteger contra raios. Tem como objetivo encaminhar a energia do raio, desde o primeiro ponto que ele atinge a estrutura até o aterramento, o mais breve e seguro possível.

Qual a diferença entre o SPDA e o sistema de aterramento?

Os dois são sistemas diferentes, porém complementares e importantes para o funcionamento de cada um. O SPDA é composto por 3 subsistemas: o sistema de captação, o sistema de descidas e o sistema de aterramento.

Eles funcionam conectados para que os raios sejam captados e tenham sua alta corrente conduzida para o sistema de aterramento e escoadas para a terra.

No sistema de aterramento, a descarga elétrica é liberada no solo. Sendo assim, o imóvel e as pessoas próximas não sofram com descargas elétricas ou outros tipos de acidentes como explosões e incêndios.

Quais são os tipos de SPDA e suas características?

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Abaixo listamos as principais características de SPDA. Confira abaixo cada uma delas!

SPDA Externo não isolado

Quando são instalados na própria estrutura, podendo ou não incorporar parte das estruturas a ser protegida. Tais como:

– Utilização dos elementos metálicos naturais de telhas, sustentação, vigamentos e pilares que a compõem.

– Utilização das ferragens estruturais que compõem os elementos de fundações como tubulões, estacas, vigas baldrames, blocos, cintas e pilares das edificações.

SPDA Externo isolado

Quando são instalados isolados da estrutura a ser protegida preservando a dos efeitos térmicos e de explosão do ponto de impacto, causando danos à estrutura.

Subsistema de captação

O correto posicionamento e escolha do subsistema de captação determina o volume de proteção e podem ser compostos por qualquer combinação dos seguintes elementos:

– Hastes: mini-captores pontiagudos, mastros e postes com captores Franklin.

–  Condutores suspensos: fios captores aéreos.

– Condutores em malha: cabos e/ou barras de cobre, alumínio ou aço contínuos fixados de forma horizontal e vertical formando Gaiola de Faraday.

Posicionamento da Captação

Os métodos de estudo para determinação do subsistema de captação e o nível de proteção a ser adotado são geralmente conforme descrições abaixo, podendo ou não ser utilizados de forma combinada:

  1. a) Método do ângulo de proteção: utilizados para mastros e postes captores Franklin, indicados para edificações de formatos simples, porém limitados pela altura dos próprios captores.
  2. b) Método da esfera rolante: modelo eletrogeométrico que faz o rolamento da esfera rolante por todas as superfícies aparentes de qualquer edificação ou estrutura de diversos formatos. Essa esfera tem o raio geométrico definido pelo nível de proteção adotado.
  3. c) Método das malhas: modelo utilizado pelo princípio da Gaiola de Faraday. Esse método se aplica a todos os tipos e formatos de edificações e estruturas.

Quando o SPDA é necessário?

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Já foi possível entender que o SPDA funciona conectado para que os raios sejam captados e tenham a alta corrente conduzida para o sistema de aterramento e escoadas para a terra, não é?

Nesse cenário, podemos observar a importância desse sistema em qualquer lugar, até mesmo dentro de casa, pois, o raio é um fenômeno da natureza absolutamente imprevisível e aleatório.

Isso, tanto em relação às suas características elétricas, na intensidade de corrente, tempo de duração, como em relação aos efeitos destruidores decorrentes de sua incidência sobre as edi­ficações.

Podemos dizer que o SPDA funciona como um escudo no momento em que raios atingem um prédio. Assim, consegue anular ou minimizar o impacto provocado e conduz as correntes elétricas de um raio para a terra graças a condutores.

Eles visam a proteção da estrutura das edifi­cações contra as descargas que a atinjam de forma direta às pessoas e os locais.

O que é o Prontuário de Instalações Elétricas (PIE)?

O PIE é definido como um sistema organizado de informações pertinentes às instalações elétricas e aos trabalhadores que organizam os procedimentos, ações, documentações e programas que a empresa mantém ou planeja executar para proteger o trabalhador dos riscos elétricos.

O objetivo desse Prontuário é obter as melhores condições operacionais e de segurança para o sistema elétrico operacional. Ele deve ser organizado e mantido atualizado pelo empregador, para estar sempre à disposição dos trabalhadores envolvidos nas instalações e serviços em eletricidade.

Passo a passo da elaboração de um projeto de SPDA

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Já entendemos os principais processos de SPDA. Agora, chegou o momento de descobrir como elaborar um projeto.

Para a estruturação de um projeto de SPDA, é preciso fazer uma análise ampla e específica do local. Por isso, é imprescindível verificar a área que se pretende proteger e todas as condições que envolvem a estrutura. Por exemplo, saber a altura da edificação e os possíveis pontos de incidência de raios.

Precisamos entender que, ao projetar a captação, o primeiro passo consiste em distribuir condutores metálicos pela periferia da edi­ficação, com fechamentos distribuindo as descidas. Deverá ser dada preferência para as quinas da edifi­cação.

Outro ponto essencial para a construção desse projeto é pensar nos fatores de risco. E observar os quesitos de segurança que serão necessários. Assim, o projeto deve contemplar os seguintes elementos:

  • Gerenciamento de riscos;
  • Definição de recursos de proteção;
  • Calcular as proteções de forma adequada;
  • Determinação da quantidade e posição das descidas;
  • Definir o eletrodo de aterramento;
  • Indicação das equalizações de Potenciais;
  • Estipular as MPS-Medidas de Proteção contra Surtos;
  • Calcular as distâncias de segurança.

Mas não se esqueça. Para que o projeto e a instalação do SPDA saiam do papel, é preciso analisar se tudo foi idealizado dentro dos parâmetros exigidos pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).

Cuidados essenciais na instalação do SPDA

Listamos os principais cuidados na instalação de um SPDA. Veja a seguir:

  • A apresentação dos laudos de qualificação e certificação dos fabricantes e fornecedores dos materiais e dos componentes que fazem parte do SPDA;
  • A utilização de equipamentos que atendam às normas específicas de controle de interferência eletromagnética;
  • A avaliação do ambiente eletromagnético antes da instalação dos equipamentos que compõem a estrutura do SPDA;
  • O acompanhamento de profissional habilitado pelos Conselho Regional de Engenharia e Agronomia;
  • A certificação que os trabalhadores estão devidamente treinados para a realizar a instalação;
  • A disponibilização de equipamentos de proteção adequados para os trabalhadores;
  • A análise de todas as possibilidades de riscos;
  • Não fazer as medições e a instalação sob condições atmosféricas adversas, com a possibilidade de descarga atmosférica;
  • Evitar que pessoas não habilitadas e animais se aproximem do local durante a instalação.

Com esses cuidados, com certeza, o projeto e a instalação serão realizados com sucesso.

Conceitos importantes para a compreensão do SPDA

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Para que você compreenda melhor o SPDA, listamos abaixo alguns conceitos importantes que irão facilitar o entendimento.

Nível de Proteção (NP)

Esse termo demonstra a probabilidade com a qual um SPDA protege um volume contra os efeitos das descargas atmosféricas.

Para escolha do nível de proteção, a altura é em relação ao solo e, para verificação da área protegida, é em relação ao plano horizontal a ser protegido. Outro ponto é que o módulo da malha deverá constituir um anel fechado, com o comprimento não superior ao dobro da largura.

Importante ressaltar ainda que a distância média entre condutores de descida está relacionada com a distância de segurança.

Se os espaçamentos médios forem maiores que os especificados, as distâncias de segurança podem resultar consideravelmente aumentadas.

Ou seja, os condutores de descida devem ser, na medida do possível, espaçados regularmente em todo o perímetro, devendo ser instalado, sempre que possível, um condutor de descida em cada vértice da estrutura.

Já em estruturas cobrindo grandes áreas com larguras superiores a 40 m, são necessários condutores de descida no interior do volume a proteger, um requisito que será naturalmente atendido no caso de estruturas metálicas ou com armaduras de aço interligadas.

Para os demais tipos de estrutura, deve ser inicialmente determinado se um SPDA é, ou não, exigido. Em muitos casos, a necessidade de proteção é evidente, por exemplo, como:

  • Locais de grande afluência de público;
  • Locais que prestam serviços públicos essenciais;
  • Áreas com alta densidade de descargas atmosféricas;
  • Estruturas isoladas, ou com altura superior a 25 m;
  • Estruturas de valor histórico ou cultural.

Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS):

Esses dispositivos foram desenvolvidos com o intuito de proteger o sistema elétrico e as aplicações contra sobretensões e impulsos de corrente, bem como contra as descargas atmosféricas e chaveamentos.

Os dispositivo de proteção contra surtos (DPS) para rede de energia elétrica devem ser instalados entre fases e terra e entre neutro e terra cuja classe sejam definidas pelo nível de proteção e Análise de Risco demandada pelas NBR 5419:2015 e NBR 5410:2004, garantindo desta forma limitar a diferença de potencial absorvendo a sobretensão residual num intervalo de tempo muito curto e capacidade energética adequada

É preciso ter cuidado ao utilizar estes parâmetros da proteção contra descargas atmosféricas.

Saiba como atender às normas do SPDA com a consultoria da Engenharia Adequada

Já sabemos que a descarga elétrica atmosférica, o raio, é um fenômeno da natureza absolutamente imprevisível e aleatório, tanto em relação às suas características elétricas, com a intensidade de corrente, tempo de duração, como em relação aos efeitos destruidores decorrentes de sua incidência sobre as edifi­cações.

E nada em termos práticos pode ser feito para se impedir a “queda” de uma descarga em determinada região. Pois, ainda não existe “atração” a longas distâncias, sendo os sistemas prioritariamente receptores.

Por isso, nós, da Engenharia Adequada, projetamos ideias, construímos soluções e garantimos o melhor resultado.

Podemos proteger você, sua empresa ou estabelecimento dos efeitos indesejados causados pelas descargas atmosféricas.

Por meio de consultas das normas técnicas NBR 5419:2015 da ABNT, normas internacionais e até mesmo procurando empresas de engenharia especializadas que seguem todas as diretrizes para elaboração de projetos, documentos técnicos, manutenções preventivas/corretivas e instalações de SPDA, nas empresas, indústrias e qualquer estabelecimentos comercial em geral.

Conclusão

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O raio é um fenômeno da natureza que desde os primórdios vem intrigando o homem, tanto pelo medo provocado pelo barulho, quanto pelos danos causados.

Para algumas civilizações primitivas o raio era uma dádiva dos deuses, pois com ele quase sempre vêm as chuvas e a abundância na lavoura. Para outras civilizações era considerado como um castigo e a pessoa que morria num acidente de raio, provavelmente havia irritado os Deuses sendo o castigo merecido.

Havia também civilizações que glorificavam o defunto atingido por um raio, pois ele havia sido escolhido entre tantos seres humanos, com direito a funeral com honras especiais.

Porém, após tantas civilizações o homem acabou descobrindo que o raio é um fenômeno de natureza elétrica e, por isso, deve ser conduzido o mais rapidamente possível para o solo, para minimizar seus efeitos destrutivos.

Em 1752, Benjamin Franklin (1706-1790), um importante cientista e político norte-americano foi um dos precursores da experiência com para-raios e estudo das descargas atmosféricas.

Na ocasião, em um dia chuvoso Franklin empinou uma pipa com um fio metálico conectado e percebeu que as cargas elétricas das nuvens desciam pelo fio, comprovando que os raios eram correntes elétricas formadas na atmosfera.

Pouco tempo depois, Franklin mostrou que hastes metálicas ligadas à Terra poderiam ser usadas como condutoras de eletricidade e que, quando posicionadas acima ou ao lado de construções, poderiam protegê-las dos danos causados pelas descargas atmosféricas, criando, assim, os primeiros para-raios.

O Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas – SPDA – popularmente conhecidos como para-raios, atualmente é classificado em duas partes distintas: Sistema de proteção externa e sistema de proteção interna.

O SPDA segue diversas orientações de acordo com a NBR 5419:2015, estabelecendo requisitos para análise de risco com procedimentos para adoção de medidas de proteção adequadas reduzindo o risco abaixo do tolerável.

O SPDA projetado e implantado pelos preceitos da NBR 5419:2015 garante proteção humana e patrimonial no seu redor e interior da edificação complementados por Medidas de proteção contra Surtos (MPS) causados pelos impulsos eletromagnéticos das descargas atmosféricas (LEMP) para equipamentos eletroeletrônicos.

As orientações de projeto e implantação do SPDA levam em consideração diversas características intrínsecas de cada edificação ou estrutura. Dentre as quais, podemos destacar:

  • Tipo de ocupação da estrutura: casas, indústrias, edifícios, escolas, hospitais;
  • Tipo de construção da estrutura: estrutura em aço, madeira, alvenaria, aço e outras;
  • Conteúdo da estrutura e efeitos indiretos das descargas atmosféricas: residências, subestações de energia, monumentos, escolas, hospitais;
  • Localização da estrutura: estruturas próximas de árvores mais altas, estruturas isoladas e mais altas que as árvores ao redor;
  • Topografia da região: planícies, colinas, montanhas.

Por fim, um projeto de SPDA bem dimensionado pode proteger empresas e edifícios de danos materiais, e também salvar vidas.

Ele é essencial para a segurança dos estabelecimentos, bem como isolar as partes condutoras expostas para reduzir a corrente elétrica que transita por meio dos seres vivos. E dispor de barreiras físicas e alertas para que não ocorra o toque em ambientes e objetos de tensão perigosa.

O SPDA é eficaz para proteger pessoas e a estrutura física de raios elétricos que podem causar choques e até a morte.

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