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SPDA: o que é e quais são os principais tipos?

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Projeto de SPDA: O que é, tipos.

SPDA: o que é e quais são os principais tipos?

O SPDA, ou Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas, também conhecido como Para-Raios, tem como objetivo proteger pessoas, construções (prédios, casas, etc), bens materiais (como eletrônicos), tubulações, entre outros, contra descargas atmosféricas, ou seja, os raios (Figura 1). Eles são instalados, normalmente, nos pontos mais altos das instalações e estruturas, proporcionando um caminho seguro para a corrente elétrica do raio percorrer em direção à terra.

Figura 1: descarga atmosférica em edificações
Figura 1: descarga atmosférica em edificações

Desta maneira, as descargas atmosféricas não danificam as estruturas e os equipamentos, além de proteger as pessoas, já que o SPDA oferece a menor resistência possível em direção à terra, fazendo com que o raio opte por este caminho.

Mas o que é o sistema SPDA? E quais os principais tipos? Continue a leitura para descobrir!

O que é sistema SPDA? 

Como falamos anteriormente, o Sistema de Proteção contra Descargas Elétricas (SPDA) é utilizado para proteger pessoas, construções, equipamentos, tubulações e demais bens materiais contra descargas atmosféricas, os raios.

Popularmente conhecido como para-raios, o SPDA não para o raio, não o atrai nem evita que ele caia – apenas fornece um caminho seguro para que a corrente elétrica percorra até a terra, sem prejudicar os outros elementos disponíveis na superfície.

As descargas atmosféricas são fenômenos naturais causados por atritos no céu, no qual gera um efeito de eletrização de grande diferença de potencial, criando o raio. Neste sentido, o SPDA consegue apenas minimizar seus efeitos sobre a superfície terrestre, sem evitar que o fenômeno natural aconteça.

Quais são os tipos de SPDA? 

Existem diferentes tipos de SPDA, que variam de acordo com o material e com o tipo de instalação.

Por exemplo, existem SPDAs simples feitos de cobre e outros sistemas mais sofisticados eletrolíticos com reposição ativa de umidade de solo.

Os materiais, normalmente, variam entre cobre e alumínio, sendo o cobre mais utilizado por ser melhor condutor de eletricidade, precisando se usar menos material para este fim.

Veja os principais tipos de SPDA:


Sistema Franklin 

É composto por uma haste de cobre que fica ligada a dois condutores e dois sistemas de ligação à terra. Ele foi o primeiro para-raio inventado por Benjamin Franklin, em 1753. Este sistema é indicado para edificações de médio porte com aproximadamente 45 metros.

Figura 2: captor Franklin
Figura 2: captor Franklin (fonte: https://www.hrengenharia.com/para-raios)

Método das Malhas 

Consiste em alguns condutores de malha que ficam na cobertura dos telhados e nas paredes laterais das casas e prédios. Enquanto os para-raios tradicionais protegem apenas alguns pontos específicos, o método das malhas consegue abranger uma área maior.

Gaiola de Faraday

Ela é feita por meio de uma combinação de condutores com ligação à terra, que são colocados a distâncias específicas, dependendo do nível de proteção desejado, formando uma gaiola em volta da construção.

 

Figura 3: Gaiola de Faraday
Figura 3: Gaiola de Faraday (fonte: https://tel.com.br/orientações-para-dimensionamento-da-malha-de-aterramento-do-spda)

 

Quando é preciso fazer o SPDA? 

A instalação de um sistema SPDA pode ser uma exigência legal, das companhias de segurança ou até uma precaução do próprio proprietário para evitar prejuízos. Como o Brasil lidera o ranking de países com a maior incidência de raios, segundo o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), instalar um sistema SPDA pode ser uma boa ideia.

A análise da necessidade de instalação ou não de um sistema SPDA deve ser feita por empresas e profissionais capacitados, bem como o projeto deste sistema. Veja quando é necessário que seja feita a instalação:

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

Lembrando que, se sua estrutura não consta na lista, a instalação do sistema pode ser feita igual, apenas deve ser realizada por profissionais capacitados mediante um projeto.

Como é a estrutura de um SPDA? 

O SPDA é divido em algumas partes, conhecidos como subsistemas, que seriam:

  • Captação: parte do SPDA que utiliza elementos metálicos dispostos, geralmente na cobertura, que são projetados e posicionados para interceptar as descargas atmosféricas

A captação comumente é feita na cobertura do reservatório e na área de telhado, onde consiste em fazer uma malha com barra chata de alumínio ou mesmo com o próprio rufo/calha (à depender da espessura da chapa metálica), podendo ou não utilizar mini captores interligados a malha (Figura 4).

 Figura 4: Captação do SPDA em modelo BIM
Figura 4: Captação do SPDA em modelo BIM (fonte: Thórus Engenharia)

 

Os materiais que podem ser usados para a captação, segundo a NBR 5419:2015 parte 03, são os demonstrados na Tabela 3.

Tabela 3: espessura mínima de chapas metálicas ou tubulações metálicas em sistemas de captação
Tabela 3: espessura mínima de chapas metálicas ou tubulações metálicas em sistemas de captação
  • Descidas: parte do SPDA projetado para conduzir a corrente da descarga atmosférica desde o subsistema de captação até o subsistema de aterramento. Essas descidas deverão estar espaçadas em intervalos de 10 a 20m, dependendo do risco da edificação. As descidas podem ser constituídas por componentes naturais (armadura da estrutura da edificação) e não naturais (cabos, barras, etc). Os materiais que podem ser usados para descidas, segundo a NBR 5419:2015 parte 03, são os demonstrados na Tabela 6.
Tabela 6: Material, configuração e área de seção mínima dos condutores de captação, hastes captoras e condutores de descida.
Tabela 6: Material, configuração e área de seção mínima dos condutores de captação, hastes captoras e condutores de descida

Obs: necessário ter um cuidado na escolha do material, pois há materiais que não podem ser utilizados como descidas estruturais ou embutidos no reboco.

  • Aterramento: parte do SPDA externo que é destinada a conduzir e dispersar a corrente da descarga atmosférica na terra.

O aterramento pode ser feito da forma estrutural, pela fundação ou feito da forma enterrada. Os materiais que podem ser usados para aterramento, segundo a NBR 5419:2015 parte 03, são os demonstrados na Tabela 7.

Tabela 7- Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento
Tabela 7- Material, configuração e dimensões mínimas de eletrodo de aterramento
  • Anéis Intermediários: condutor formando um laço fechado ao redor da estrutura e interconectando os condutores de descida para a distribuição da corrente da descarga atmosférica entre eles, locados com o mesmo espaçamento que foi utilizado para as descidas, de 10 a 20m, a depender do risco. Também podendo ser feito pela estrutura ou da forma externa, geralmente é utilizado o mesmo material das descidas.Equipotencialização: ligação ao SPDA de partes condutoras separadas (elementos metálicos que podem se tornar caminho para a corrente da descarga atmosféricas, como tubulação metálica, trilhos de elevadores, dutos metálicos) para reduzir diferenças de potencial causadas pela corrente da descarga atmosférica. Comumente locados nos pavimentos onde se encontram os anéis intermediários e o aterramento. Os materiais que podem ser usados para equipotencialização, segundo a NBR 5419:2015 parte 03, são os demonstrados na Tabela 8.
    Tabela 8 – dimensões mínimas dos condutores que interligam diferentes barramentos de equipotencialização (BEP ou BEL) ou que ligam essas barras ao sistema de aterramento

    Para a instalação de um sistema SPDA, é necessário que se faça uma análise ampla e específica do local, além de entender as exigências do projeto e especificidades das construções. Lembre-se de contar com uma empresa e com profissionais capacitados para a elaboração do sistema SPDA adequado à sua necessidade.

    Dúvidas frequentes de nossos clientes 

    O que é melhor: SPDA estrutural com descidas naturais (utilizando a própria armadura) ou utilizando vergalhão adicional (re-bar)? 

    Sempre aconselhamos a utilizar o vergalhão adicional, também conhecido por re-bar, quando se tem a intenção de utilizar o SPDA estrutural, pelo seguintes motivos:

    – Quando utilizado a própria armadura da edificação como condutor, é necessário que 50% das conexões dos pilares e vigas utilizadas como descidas ou anéis, sejam firmemente conectadas. Para garantir que sejam firmemente conectadas é aconselhável o uso de clipes ou soldas. A forma mais simples seria utilizar clipes, porém, para cada emenda é necessário a utilização de 3 clipes.

    Imaginando que uma edificação seja projetada com 6 descidas, sendo que cada descida é composta por um pilar com 8 barras de aço, seria necessário realizar as emendas com 3 clipes em 50% delas, chegando assim em um valor de 72 clipes por pavimento. Já, com o re-bar, utilizaríamos 3 clipes por emenda do re-bar (um por descida), totalizando 12 clipes. Assim, o custo da instalação com descidas naturais seria mais elevado devido a quantidade de clipes necessário.

    – É possível que essas emendas das armaduras citadas acima sejam feitas com amarração por arame recozido, porém, se não for bem amarrado, ao final da obra o resultado da continuidade elétrica do sistema será insuficiente e o SPDA executado não será funcional. Assim, durante a execução é necessário ter um cuidado muito maior ao fazer essas emendas.

    Então, para ter uma garantia de um sistema eficiente e com menos custos, é indicado que seja utilizado vergalhão adicional.

    Na descida estrutural com re-bar, é necessário que tenha re-bar dentro da estaca? 

    É possível interligar o re-bar do pilar na armadura do bloco, porém, é necessário certificar que o bloco e a estaca estejam bem amarrados. O indicado seria levar o rebar até a armadura da estaca e conectá-los, não sendo necessário adicionar o re-bar dentro da estaca.

    É possível embutir cabo de cobre no reboco? 

    Sim, o cabo de cobre pode ser embutido no reboco, porém, não é permitido a utilização dele dentro do concreto armado (vigas, pilares e lajes).

    Na NBR 5419:2015 parte 03, na Tabela 5 é demonstrado onde cada tipo de material pode ser utilizado.

    Tabela 5- materiais para SPDA e condições de utilização
    Tabela 5- materiais para SPDA e condições de utilização

A descida estrutural com “vergalhão” adicional é possível fazer com cabo de aço? 

Sim, conforme a Tabela 6 da NBR 5419:2015 parte 03, é possível utilizar cabo de aço galvanizado ou inoxidável, porém não é possível utilizar o cabo de aço revestido por cobre.

Precisamos executar a captação com mini captores? Apenas a barra chata de alumínio não seria suficiente? 

Não é necessário a utilização de mini captores, porém é aconselhável o uso, pois quando a malha de captação (com barra de alumínio, por exemplo) é atingida por descargas, ela sofre danos que, talvez, exijam que seja feita a troca da malha. Portanto, se utilizamos mini captores, serão somente eles que serão danificados, e tornará mais simples e barato a manutenção.

É necessário a instalação do captor Franklin? 

Só é necessário utilização do captor Franklin se o método de proteção que está sendo previsto é o método de Franklin, caso contrário, não é necessário.

Conclusão

Neste artigo buscamos trazer todas as informações essenciais a respeito dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas. Falamos da sua importância, dos tipos de SPDA, dos casos de obrigatoriedade do sistema e como ele é composto.

Além disso, compartilhamos algumas das principais dúvidas de nossos clientes ao executar o sistema, e trouxemos dicas para executar um sistema mais eficaz e econômico.

Se este foi útil para você, nos ajude a compartilhá-lo com mais pessoas que também possam se beneficiar dele.

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