O que é SPDA, Para-raios | Datalink
A formação de uma descarga atmosférica acontece quando temos nuvens intensamente carregadas (tempestades). A nuvem, carregada negativamente em sua parte inferior, forma uma descarga piloto em direção à terra. Em contrapartida, um caminho ionizado a partir da terra em direção à nuvem vai-se formando até encontrar a descarga piloto. Neste momento forma-se um caminho completo, que dá origem à primeira descarga (líder) possibilitando então a corrente de retorno (terra para a nuvem), de maior intensidade. Há casos, quando as nuvens estão intensamente carregadas, de os raios se repetirem pelo mesmo caminho (raios múltiplos), com diversas descargas simultâneas.
A corrente de uma descarga atmosférica é da ordem de 15.000A, podendo chegar a 200.000A. O tempo de duração total de um raio é de aproximadamente 200 micro-segundos, porém a frente de onda ocorre em apenas 1,2 micro-segundos.
A quantidade de raios em uma determinada região é dada pelo seu Índice Ceráunico, que determina o número de dias de tempestade por ano em uma região. Em Santa Catarina e Paraná este índice está entre 40 a 60 dias de tempestade por ano.
Veja a tabela do Índice Ceráunico de algumas cidades:
A título de exemplo, este mesmo índice para a Europa seria entre 5 a 30, e justamente lá os sistemas de proteção às descargas são bastante rigorosos.
Os equipamentos sensíveis no interior da edificação devem ter um sistema de proteção dedicado, que esteja associado às suas características de suportabilidade. Para isto todas as possibilidades de acoplamento devem ser levantadas, e em cima disto deve ser feito um trabalho de proteção que envolva desde blindagens até filtros protetores de baixa tensão. Um grande problema para os equipamentos não é apenas a "queda" de um raio sobre a edificação em que está alojado. As descargas nas imediações podem induzir elevados surtos nas linhas de energia de alta e baixa tensão, assim como em linhas telefônicas (troncos e ramais) e linhas de comunicação de dados. Estes surtos podem alcançar os equipamentos, os quais podem sofrer desde paralisações temporárias até a queima total.
OS EQUIPAMENTOS "QUEIMAM" SOMENTE QUANDO HÁ TEMPESTADES ?
Um dos grandes problemas nos sistemas de proteção é referente ao aterramento. Em geral as recomendações vão no sentido de se ter uma baixa resistência, o que não quer dizer necessariamente que o aterramento seja bom. As malhas de aterramento têm a função de escoar correntes de falta quando ocorre um curto-circuito, ou a de escoar as correntes de surtos – descargas atmosféricas. Para os dois casos as condições são diferentes, porém, por questões de engenharia, devemos associar as malhas da melhor maneira possível conforme as condições do local. Um aterramento para correntes de surto é de qualidade quando possibilita o escoamento num grande plano, de forma a diminuir as tensões de passo, bem como diminuir até eliminar a circulação de correntes por outros meios, tais como blindagens ou cabos.
Do ponto de vista ideal, as malhas para diferentes sistemas deveriam ser totalmente independentes, porém isto é impossível na realidade da engenharia, pois os diferentes sistemas (elétrico, telefônico, dados, vídeo, carcaças) compartilham o mesmo espaço físico e sempre as malhas de aterramento, mesmo que independentes, são suficientemente próximas para gerarem diversos acoplamentos. Com estas considerações, as normas específicas (ABNT / IEC) recomendam a utilização de uma única malha e a criação de uma ligação equipotencial – LEP – para aterramento dos diversos sistemas.
É comum dizer que um pára-raios muito bom "puxa" os raios. Ora, o fenômeno das descargas é de grandes proporções, ocorre num espaço de vários quilômetros, e não será um conjunto de cabos e captores sempre o preferido para a descida. Na ocorrência de uma descarga, a estrutura que tiver uma boa proteção não sofrerá, enquanto que outra, desprotegida, terá que suportar sobre seu próprio corpo a captação, descida e descarregamento para a terra, com conseqüências imprevisíveis. O pára-raios tipo franklin, desenvolvido por Benjamim Franklin há décadas é utilizado até hoje e considerado adequado. No entanto, devido às proporções das descargas, as pontas do franklin não têm nenhuma serventia especial, apenas é mais "bonito" do que uma ponta só, e mais caro. Quando se vê grandes edifícios, arquitetura ousada, ótimo acabamento, sempre há o "defeito" das descidas do pára-raios com um cabo passando por diversos isoladores. Para quê os isoladores ? A norma é clara: apenas quando a estrutura de suporte é de material combustível (madeira, por exemplo). Mas quase todos os edifícios são de alvenaria ! Além do mais a distância de 10 ou 20 cm dos isoladores não faz muita diferença, em termos de proteção, para uma corrente de mais de 15.000 amperes.
– Isto não é verdade, pois é provado que um raio pode cair várias vezes no mesmo lugar.
– O sistema de proteção contra descargas atmosféricas instalado no prédio do seu vizinho, foi projetado para proteger a edificação do seu vizinho, portando a sua está desprotegida.
– Errado, o sistema de proteção contra descarga atmosférica serve para conduzir a energia gerada por um raio à terra, por um caminho seguro.
– Não, ele não protege os equipamentos eletrônicos. Os equipamentos eletrônicos devem ser protegidos por aterramento e outros dispositivos que tenham esta função.
– Não, todos os sistemas de aterramentos, seja de telefonia, de equipamentos eletrônicos, informática, SPDA, tubulações, etc., devem possuir uma ligação equipotencial.
• Os condutores de descidas e anéis intermediários podem ser fixados diretamente na fachada das edificações ou por baixo do reboco.
• Os condutores de descida devem ser distribuídos ao longo do perímetro da edificação, de acordo com o nível de proteção, com preferência para as quinas principais.
• Em edificações acima de 20m de altura, os condutores das descidas e dos anéis intermediários horizontais deverão ter a mesma bitola dos condutores de captação, devido à presença de descargas laterais.
• Para minimizar os danos estéticos nas fachadas e no nível dos terraços, podem ser usados condutores chatos de cobre.
• A malha de aterramento deverá ser com cabo de cobre nu #50mm² a 0,5m de profundidade no solo, interligando todas as descidas.
• Os eletrodos de aterramento tipo "Copperweld" deverão ser de alta camada (254 microns) não sendo permitidos os eletrodos de SPDA baixa camada. .
• As conexões enterradas deverão ser preferencialmente com solda exotérmica, porém se forem usados conectores de aperto, deverá ser instalada uma caixa de inspeção de solo para proteção e manutenção do conector.
• Todas as ferragens deverão ser galvanizadas a fogo, sendo portanto proibida a galvanização eletrolítica.
• As equalizações de potenciais deverão ser no mínimo executadas no nível do solo e a cada 20m de altura, onde deverão ser interligadas todas as malhas de aterramento, bem como todas as prumadas metálicas da edificação e a própria estrutura da edificação.
• As tubulações de gás com proteção catódica não poderão ser vinculadas diretamente. Neste caso deverá ser instalado um DPS tipo centelhador.
1) MÉTODO FRANKLIN – a teoria de proteção consiste na rotação da tangente de um triângulo em torno de um eixo (geratriz), cujo ângulo de abertura é determinado por uma tabela específica, variando em função do nível de proteção da edificação e da altura da edificação.
1 – Captor tipo Franklin
2 – Mastro galvanizado
3 – Suportes isoladores para mastros
4 – Base de fixação e contraventagem
5 – Condutor de descida (cabo de cobre nu)
6 – Suportes isoladores para condutor de descida
7 – Tubo de proteção
8 – Malha de aterramento
2) MÉTODO DA GAIOLA DE FARADAY – consiste no lançamento de cabos horizontais sobre a cobertura da edificação, modulados de acordo com o nível de proteção. Este sistema funciona como uma blindagem eletrostática, tentando evitar que o raio consiga perfurar a blindagem e atinja a edificação e também reduzindo os campos elétricos dentro dela.