Captação natural em proteção contra descargas atmosféricas

*Por Normando Alves

A norma NBR5419/2015 permite que em determinadas condições as telhas metálicas possam ser usadas como captores naturais, porém é necessário que alguns critérios sejam atendidos.

  • A telha precisa ter espessura mínima (t’) em função do tipo de material — veja tabela a seguir com as especificações.

  • No caso de telhas tipo sanduíche, o material de seu recheio não deve ser propagante de chama — é importante documentar o seu uso consultando os catálogos de fabricantes ou documentos destes que deixem claro as características do recheio.

  • O material logo abaixo da telha não deve ser prontamente inflamável.

    NOTA: 1mm de asfalto, 0,5mm de PVC ou camada de pintura para proteção contra corrosão ou com função de acabamento não são considerados como isolante para correntes impulsivas.

Explicações sobre a espessura da telha

Há poucas décadas a espessura mínima da maioria das telhas era 0,50mm. Com o passar do tempo e a disputa dos fabricantes para aumentar a sua fatia de mercado, esta espessura passou de 0,50mm para 0,48mm e, atualmente, já é possível encontrar telhas com 0,36mm de espessura. Estas mudanças permitiram que as telhas ficassem mais leves, entretanto, comprometeram sua efetividade de proteção, uma vez que se tornaram mais frágeis e menos resistentes aos efeitos térmicos e elétricos das descargas atmosféricas.

A espessura mínima das telhas somente pode ser usada em ambientes onde não existam vapores perigosos, microfibras ou poeiras potencialmente inflamáveis, pois o contato do raio com a telha gera em sua parte inferior, um ponto quente, que em um ambiente perigoso pode deflagrar uma explosão.

Além da questão dos materiais perigosos em suspensão, outros problemas também podem ocorrer. Um bom exemplo é quando o raio atinge a telha e a perfura, causando um derretimento do metal, que ao pingar dentro da edificação, pode provocar incêndio, perda de equipamentos produtivos ou até mesmo de matéria prima cara.

Outro cuidado necessário, tem a ver com a entrada de água pela perfuração, provocada pela queda do raio. Quando se trata de telha sanduíche com lã de rocha (origem mineral) ou lã de vidro (origem vegetal), esta perfuração pode permitir a entrada de água (efeito esponja) que ficará retida entre as duas telhas e que poderá, ao longo do tempo, gerar uma sobrecarga na estrutura.

A diferença entre a espessura t e t’, é que na espessura menor (t’) o raio atinge a telha, perfura, gera ponto quente e infiltração de água, comprovando que todos os fatores de risco tem que ser muito bem avaliados, antes de se tomar uma decisão sobre o uso da telha ou não como elemento natural da captação. Com relação à espessura maior (t), quer dizer que o raio vai atingir a telha, porém não acarretará perfuração ou ponto quente na parte inferior, sendo assim, não apresenta riscos, podendo ser usada inclusive em áreas classificadas, obedecendo aos demais quesitos inerentes a este tipo de ambiente.

Comparação entre telha metálica com espessura acima de 0,5mm (aço) e acima de 4mm (aço).

NOTA: Repare que nos 2 casos a corrente da descarga atmosférica percorre a telha até encontrar os locais de descida, porém na imagem da direita não ocorrem danos, uma vez que não existe ponto quente e nem perfuração da telha.

A questão da espessura das chapas metálicas não vale apenas para as telhas metálicas, mas para chapas em geral, tal como tampas de tanques de combustível ou outros produtos perigosos.

Como resolver o problema?

Para telhas metálicas que não atendem a espessura mínima ou se atende, mas não gostaria que esta fosse atingida, a norma prescreve os 3 métodos que podem ser usados ou combinados para estes casos.

Uma sugestão boa e econômica, é a utilização de minicaptores (terminais aéreos) posicionados em cima das telhas, pelo método das esferas rolantes, de modo que a esfera nunca toque a telha. Esta checagem pode ser feita usando o CAD para determinar o intervalo ideal entre os minicaptores. Via de regra, a distância máxima costuma ser em torno de 6m entre minicaptores de 35cm de altura e 7,5m de distância entre captores de 60cm. Outra solução seria utilizar captores mais altos como mastros, ou condutores horizontais como malhas ou fios captores, adequadamente posicionados.

Uma dica com relação ao uso das telhas como elemento de captação natural, é que a decisão seja sempre uma questão previamente conversada e documentada com o cliente, para evitar dor de cabeça no futuro, caso o layout ou os tipos de materiais dentro da edificação venham a ser alterados. Existem casos onde o cliente acionou judicialmente a empresa instaladora por ter usado a telha como elemento de captação sem consultá-lo, por isso que essa formalização deve ser registrada, para que o cliente não diga que não foi notificado.

Resumindo, sempre que a telha metálica atender à espessura mínima — coluna t’ da tabela 3 da norma — esta poderá ser usada como captor natural, para edificações comuns, desde que o cliente esteja ciente que poderão ocorrer pequenas perfurações na telha e possível goteira dentro da edificação. Se isso não for um problema para o processo produtivo do cliente, formalize esta utilização no projeto ou no dossiê técnico.

Já para edificações com materiais ou processos perigosos, é necessário um levantamento detalhado das atividades e dos produtos envolvidos, além de analisar o mapa de risco, identificar os locais onde será necessário tratamento diferenciado e documentar tudo.

Escrito por Eng. Normando Alves
Diretor de Engenharia da Termotécnica Para-raios
Membro da comissão que revisa a NBR5419.

34 Comentarios em “Captação natural em proteção contra descargas atmosféricas

  1. Luciio says:

    Tenho um telhado, que foi usado como captor natural , a estrutura metalica de tercas, colunas metalicas estao aterradas. Mas observei que telhado apenas esta fixado nas tercas e demais estruturas metalicas. Deveria levar o cabo de aterramento para ter continuidade direta com o telhado ?? ou apenas a fixacao por por grampos e parafuso do telhado na estrutura seria suficiente ??

    • Nikolas Lemos says:

      Afonso,

      Considerando que sejam admissíveis os danos (perfurações ou formação de pontos quentes) devido ao impacto direto de uma descarga atmosférica nos containers, você deverá fazer as ligações equipotenciais entre eles e executar a malha de aterramento de acordo com os requisitos da NBR 5419-3:2015, que é o condutor na forma de anel externo a 1 m das paredes, enterrado a 0,5 m de profundidade. Recomendo fazer uma conexão com a malha de aterramento a cada 10 m no perímetro.

      Caso eles não possam receber as descargas atmosféricas diretamente, além das ligações equipotenciais e subsistema de aterramento, deverão ser colocados captores para proteção de sua estrutura.

  2. Diego says:

    Boa tarde.
    Posso usar o cabo de aço da instalação de linha de vida como captor? A seção atende ao mínimo da norma, mas não sei se caso o cabo receba a descarga elétrica, se pode interferir nas suas propriedades.

    • Nikolas Lemos says:

      Diego,

      Por mais que o cabo da linha de vida da instalação esteja em acordo com os requisitos da NBR 5419-3:2015, essa ação não é recomendada. O impacto do raio pode gerar pequenos danos nesses condutores e, quando solicitados a exercer sua função de origem, podem estar comprometidos e apresentar falhas, colocando em risco a vida dos operadores.

      O ideal é que o SPDA proteja os equipamentos e condutores da linha de vida.

  3. Rai says:

    Olá, tudo bem? é possível utilizar um telhado de zincalume de 5 mm de espessura como captor natural de descarga atmosférica em um Posto de combustível?

    • Nikolas Lemos says:

      Rai,

      É possível sim utilizar esse tipo de telha, desde que elas não estejam dentro de uma área classificada (locais com risco permanente de incêndio ou explosão), o mínimo exigido pela NBR 5419-3:2015, para telhas de aço galvanizado a fogo, é uma espessura de 0,5 mm.

      Postos de combustíveis possuem locais definidos como áreas classificadas, não podendo haver pontos quentes ou de ignição. Para esses locais deverá ser previsto um sistema de captação que ultrapasse essa área classificada.

  4. Rodrigo Eidam says:

    Uma dúvida, se a espessura da telha não for compatível para usar como sistema de captação (abaixo de 0,7mm), neste caso eu posso usar toda estrutura metálica da cobertura (treliças e vigas ), que fica abaixo da telha?

    • Nikolas Lemos says:

      Rodrigo,

      Bom dia,

      A captação deve sempre estar livre para receber as descargas atmosféricas. Se você colocar a captação abaixo de qualquer tipo de telha que não seja apropriada para receber as descargas, o raio provocará danos a essas telhas (metálicas ou não) na tentativa de acessar a sua captação.

      Em telhas de aço galvanizado a fogo com mais de 0,5 mm de espessura, por exemplo, serão apenas pequenos furos com pontos quentes que causarão infiltrações e, caso não seja uma área onde esses danos possam causar danos maiores (áreas classificadas), podem ser danos admissíveis.

      Você deverá fazer a proteção do telhado metálico contra o impacto direto do raio e também fazer a equalização dos potenciais elétricos entre os captores e as telhas, afim de evitar centelhamentos perigosos.

      • Jefferson says:

        E se eu tiver acima desse telhado uma chaminé toda em PVC de 6m com chapéu de inox no topo, sustentada por cabo de aço inox 6,2mm, que liga o topo da chaminé até a telha, caracterizo que este sistema está conectado a malha de captação natural? ou preciso subir com um cabo 16mm² da malha de captação até o topo dessa chaminé?

        • Nikolas Lemos says:

          Jefferson,

          Para que seu cabo de inox seja considerado um componente natural do SPDA ele deverá atender a seguinte exigência normativa: 70 mm² de área de seção com cada fio tendo no mínimo 1,7 mm. Se seu cabo atender a essa especificação, não será preciso adotar nenhuma outra medida para essa chaminé.

          Caso contrário, deverá ser feita a conexão entre o topo dessa chaminé e sua telha metálica. Se for por meio do cabo de cobre nu, este deverá ter no mínimo 35 mm² de área de seção transversal e 7 fios com 2,5 mm de diâmetro cada.

  5. maxswell Saqueti says:

    Boa noite
    Estou com uma dúvida. Tenho um “galpão” coberto com telhas de zinco e estrutura metálica aparente, no projeto de SPDA é informado que as telhas não podem ser utilizadas como sistema de captação (não possui as características mínimas exigidas por norma), logo deverá ser utilizado o sistema Franklin. Porem, no projeto preve as decidas utilizando a estrutura metálica. Minha dúvida é: Devido a estrutura metálica ficar exposta, algum usuário do local poderá receber uma descarga no caso do sistema ser atingido por um raio? É permitido por norma fazer as decidas do SPDA em estrutura metálica exposta onde uma pessoa pode ter contato?

    • Nikolas Lemos says:

      Maxswell,

      Boa tarde,

      São várias perguntas a serem respondidas, irei por partes ok?

      Primeiramente quero ressaltar que somente seguindo uma Análise de Risco conforme a parte 2 da NBR-5419:2015 é possível se projetar um SPDA com segurança. Esta análise envolve vários aspectos de localização, finalidade, acesso de público e outros fatores que não podem ser analisados aqui. Assim, minhas respostas serão genéricas, e cabe a você enquadrar sua situação específica aos requisitos da ABNT.

      A captação natural não te obriga a ter descidas naturais e vice versa. No seu caso, o uso do sistema Franklin ou de uma malha de captação ( tipo Gaiola de Faraday) pode ser aplicado para evitar que a descarga atmosférica perfure a telha , evitando infiltrações dentro do seu galpão ou que gere aquecimento nos pontos de impacto que sejam capazes de provocar explosões em caso de armazenamento de grãos ou inflamáveis.

      Os pilares metálicos dentro de seu galpão sempre serão descidas naturais, quer se queira ou não e, portanto, devem ser interligados a sua malha de aterramento. É extremamente importante que eles sigam as premissas descritas no item 5.3.5 da norma NBR 5419-3:2015.

      Internamente na estrutura o risco para as pessoas será mínimo se existir um Sistema de Equalização dos potenciais elétricos, por exemplo, através da conexão de todas as massas metálicas e linhas de energia e sinal à malha de aterramento no nível do solo. O efeito da Gaiola de Faraday protegerá os ocupantes da edificação, portanto, é permitido sim fazer descidas naturais internamente na edificação.

      Os riscos que existirão na parte externa da sua edificação em suas descidas naturais são os mesmos que existem em descidas externas: o surgimento de tensões de toque e passo. Para evitar esses riscos é necessário atender aos requisitos prescritos no item 8 da norma NBR 5419-3:2015. Os suportes com roldana plástica existentes no mercado NÃO isolam os condutores de descida dos pilares metálicos.

  6. cleverton menezes says:

    gente me ajuda ai?
    tenho uma estrutura de escritório toda feita com contaners
    a cobertura também e metálica telha de zinco 1,5mm .
    posso usar essa estrutura como captor de SPDA?
    Os contaners são forrados por dentro e piso emburrachados !

    • Nikolas Lemos says:

      Telhas de aço galvanizado a fogo com espessuras maiores do que 0,5 mm (tabela 3 da norma) são permitidas na captação desde que a perfuração das mesmas não seja um problema para você (caso não seja necessário prevenir perfurações, pontos quentes e pontos de ignição). Fica a seu critério.
      Com relação aos containers a norma permite o uso de partes da estrutura como condutores naturais de descida (item 5.35 da norma) desde que atendam aos seguintes requisitos, no caso de instalações metálicas:
      – A continuidade elétrica entre as partes seja garantida e durável;
      – Suas dimensões atendam a tabela 6 (se os condutores estiverem em contato direto com o solo devem atender a tabela 7).
      De um modo geral seu container deverá ter 2,5 mm de espessura de parede e, se tiver em contato direto com o solo, deverá ter 3,0 mm.
      Não serão necessárias medidas contra tensão de toque e passo, uma vez que a norma diz que os riscos são reduzidos a níveis toleráveis se:
      – 8.1.1 -” b) o subsistema de descida consistir em pelo menos dez caminhos naturais de descida…” No caso do container existem ‘n’ caminhos de descidas naturais.
      Mesmo não sendo necessário é recomendável a colocação de uma placa de advertência para que as pessoas não permaneçam próximas ao local em caso de tempestades.

  7. Geoleano Pereira says:

    Sobre caixas d’guas metálicas ex: tipo taça, com altura diferentes maiores de 60m e menores de 60m, preciso de captores, sistema de descidas nao naturais e aterramento?
    ATT
    Geoleano

    • Nikolas Lemos says:

      Caro Sr. Geoleano,

      Você só irá precisar de captores, descidas e aterramento não naturais caso não seja possível utilizar a estrutura como captor e condutor da corrente do raio. Se sua caixa for metálica e as dimensões atenderem as exigências das tabelas 3, 6 e 7 da norma é recomendável que a própria caixa seja o SPDA.

      Baseando-se em nossa experiência é bem provável que seja necessária a colocação de captores (de modo a evitar que o impacto da descarga gere perfurações na caixa) mas a descida e o aterramento podem ser feitos utilizando a própria estrutura metálica da caixa.

  8. michel silla says:

    Estou com um projeto de SPDA para executar e estou com uma dúvida.
    Na edificação não tem lugar em que eu consiga fazer descidas externas, a edificação é muito velha e eu não consigo afirmar que a estrutura pode ser utilizada como condutor natural. O que se fazer nesses casos? há somente 2 pontos na edificação com espaço pra descida, o que eu consigo descer no máximo 4 descida, quando eu preciso de 12 descida.

    • normando says:

      Michel , este tipo de edificação exige muita experiencia , pois edificações muito velhas exigem soluções que e ventualmente podem não atender totalmente á norma , mas talvez tenham que ser feitas compensações para garantir uma segurança boa. A sugestão é começar fazendo os testes de continuidade da estrutura para avaliar se isso resolve ou não. Se a resposta for não então tem que trabalhar muito a criatividade para arranjar uma solução com um minimo de segurança. Não é uma tarefa facil e nem da para falar aqui as possiveis soluções sem conhecer muito bem a edificação.

    • Maicon says:

      Estou trabalhando na construção de um hospital que as paredes são de chapa e o telhado de telhas sanduíche e a empresa informou que não vai fazer spda.
      Vai usar a própria estrutura como aterramento.
      Hospital e obrigatório fazer spda?

      • Nikolas Lemos says:

        Maicon,

        A definição ou não da utilização do SPDA é dada através do Gerenciamento de Risco. Lá alguns critérios são analisados de modo a reduzir a níveis toleráveis os riscos para os ocupantes.

        Especialmente em um hospital, é necessária uma análise mais criteriosa, pois no caso de uma falha ou dano causado por descargas atmosféricas, várias vidas podem ser perdidas.

        Recomendo que faça o cálculo do gerenciamento de risco ou contrate alguma empresa para fazê-lo, se resguardando no caso de um acidente em virtude de descargas atmosféricas. A Termotécnica Para Raios possui esse serviço, consulte-nos através do link https://tel.com.br/engenharia/

        Por suas paredes e telhados serem metálicos, os custos de instalação do SPDA podem ser minimizados caso essas possam ser aproveitadas como componentes naturais do sistema.

  9. Aloisio Silva says:

    Normando, em telhados metálicos com espessura dentro da norma mas que possuem algumas telhas transparentes de plástico é aceitável usá-lo como captor natural ou é necessário também a instalação dos mini captores?

    • Termotécnica Para-raios says:

      Prezado Aloísio, telhas que possuam a espessura mínima podem ser usadas como captor desde que abaixo da telha não haja nada que possa ser danificado com goteiras ou que contenha material potencialmente perigoso, como em áreas classificadas. Neste caso é recomendável que o cliente seja informado que existe o risco de perfuração da telha e possível entrada de água. Com relação a existirem telhas não metálicas , é possível desde que sejam trechos pequenos (menores que o mesh do nível de proteção) . Se isso não for atendido você poderá fazer fechamentos com condutores horizontais por cima dessas telhas , como se fossem jumpers, para que o raio não caia no centro dessa telha. O uso de minicaptores pode ser interessante, mas não obrigatório.

  10. Fabio Jesus says:

    Normando, numa edificação tipo ginásio de esportes (ou galpões) com cobertura metálica, além dos captores (se for o caso) preso na estrutura metálica, eu posso utilizar a estrutura metálica portante como elemento de subsistema de descida do PDA?

  11. RINALDO J OLIVEIRA says:

    Os módulos fotovoltaicos pode ser considerados como captores naturais ou devem ficar dentro do a proteger? Lembrando que se instalar captores acima do nível dos módulos podem interferir na produção de energia devido às sombras.

    • Termotécnica Para-raios says:

      Olá Rinaldo, os painéis fotovoltaicos devem ser protegidos das descargas diretas e das tensões induzidas/conduzidas. A não proteção pode gerar a queima das placas, dos condutores e dos equipamentos ligados à eles, em caso de descarga atmosférica. O posicionamento dos captores (caso utilizados) deve ser estudado para minimizar o efeito do sombreamento nas placas.

  12. Carlos Augusto de Sousa says:

    Em caso de spda instalado em edificações que possui GAS canalizado sobre a fachada, quando os condutores de descidas estão próximo em ate 2 metros de distancia o que é mais recomendado?

    1 fazer a interligações das tubulações de gas junto aos condutores de descidas?
    2 remover as descidas e instalar a uma distancia maior?

    • Termotécnica Para-raios says:

      Olá Carlos, quando há tubulações metálicas que passam próximas as descidas do SPDA, deve ser feito o cálculo da distância de segurança. Se a distância da tubulação para a descida for inferior à distância calculada, deve-se interligar a tubulação ao SPDA. Caso contrário, não há necessidade. Se desejar, também pode afastar a descida e evitar a necessidade de interligação. Cabe ao projetista encontrar a melhor solução para a situação, uma vez que é necessária criteriosa análise por, de acordo com a NBR 5419, se tratar de área classificada.

  13. Emerson Aparecido Oliveira Silva says:

    Normando, quando a estrutura metálica e coberta com telhado de fibrocimento e tenho calhas de água pluvial, utilizo captor para a telha de fibrocimento e na calha (caso a espessura seja maior que 4mm) posso utilizador como captor natural?

  14. Lucas Borges Guimarães says:

    Normando, ao utilizar captores aéreos no telhado para evitar perfurações, este mesmo será parafusado na terça da estrutura, certo? Dessa forma não haverá necessidade de condutores horizontais para interligação entre estes captores? Já estarão conectados pela estrutura metálica?

    • Termotécnica Para-raios says:

      Correto. Se as terças metálicas possuem continuidade elétrica entre as diversas partes, é necessário apenas a instalação de captores na terça, realizando a proteção via método da esfera rolante ou método do ângulo de proteção. Caso o telhado seja metálico e possua dimensões mínimas para condução da corrente da descarga atmosférica, o captor pode ser fixado no próprio telhado.

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