Captores verticais e mastros para SPDA: normas e dimensionamento

Captores verticais e mastros para SPDA: requisitos normativos, dimensionamento mecânico e novas opções de instalação

Neste artigo você vai entender:

• Como os captores verticais e mastros atuam no subsistema de captação do SPDA.
• Quando utilizar minicaptores, termocaptores, mastros e postes autossuportados em um projeto.
• Quais são os requisitos da NBR 5419 para a escolha dos materiais e definição da altura dos captores.
• Por que o dimensionamento mecânico é indispensável para garantir a segurança da instalação.
• Como a NBR 6123 influencia o cálculo dos esforços causados pelo vento.
• Quais fatores devem ser considerados além da altura e do diâmetro dos mastros.
• A importância da validação estrutural por ensaios para comprovar a confiabilidade dos componentes.
• As diferenças entre instalações com estais e com bases autossuportadas.
• As vantagens das novas bases autossuportadas para mastros de 3 e 4 metros.
• Como escolher a solução mais adequada para cada aplicação, conforme as exigências normativas e as características da cobertura.

Captores verticais e requisitos normativos

Segundo a NBR 5419, o subsistema de captação é a parte do SPDA responsável por interceptar as descargas atmosféricas por meio de elementos metálicos adequadamente posicionados. Em muitas aplicações, especialmente em estruturas com geometrias complexas ou com grande quantidade de equipamentos na cobertura, torna-se necessária a utilização de elementos verticais para compor o volume de proteção requerido (Figura 1).

Em geral, os elementos metálicos verticais do subsistema de captação podem ser: minicaptores, com altura típica de até 60 cm; termocaptores, com construção maciça e alturas típicas de 1 a 4 metros; mastros, com construção tubular para posicionamento sobre coberturas e alturas típicas de 3 a 10 metros; e postes autossuportados, com construção tubular para posicionamento direto no solo e alturas típicas de 5 a 25 metros.

A escolha da altura do elemento captor vertical empregado no projeto é relevante para garantir o volume de proteção desejado, conforme o método escolhido, seguindo as orientações do item 5.3 e do Anexo A da NBR 5419-3. Já a escolha do material com que esse captor é fabricado deve ser realizada seguindo os materiais listados na Tabela 6 da NBR 5419-3, ou outros materiais com características de comportamento mecânico, elétrico e químico (relacionado à corrosão) equivalentes. A escolha do material deve levar em consideração o ambiente de instalação, por exemplo, atmosferas normais, salinas ou industriais/químicas.

Dimensionamento mecânico e validação estrutural

A NBR 5419-3 estabelece, em sua Tabela 7, as dimensões dos elementos utilizados no subsistema de captação. Os captores verticais maciços ou tubulares com altura superior a 1 metro precisam ser mecanicamente dimensionados para suportar esforços como a força do vento, conforme os requisitos da NBR 6123. Tal dimensionamento frequentemente levará à necessidade da utilização de estais para reforço desses elementos.

O correto dimensionamento mecânico dos captores verticais (termocaptores, postes e mastros) deve determinar suas características construtivas e suas formas de instalação recomendadas. Não é suficiente especificar tais materiais apenas por suas dimensões básicas, como altura e diâmetro. A resistência mecânica dos elementos tubulares, por exemplo, é resultado de uma combinação de fatores como o diâmetro externo dos tubos, a espessura da parede dos tubos, o comprimento do trespasse na região de junção entre módulos e a forma de fixação, como o engastamento no solo ou a fixação sobre coberturas utilizando elementos de apoio. Os fabricantes devem dimensionar seus produtos para suportarem os esforços mecânicos típicos dos ventos associados à localização onde o produto será instalado. A NBR 6123 apresenta um mapa com velocidades típicas de vento no território brasileiro e deve ser utilizada como referência para esse dimensionamento. Além disso, devem ser considerados os parâmetros próprios da estrutura, as características do terreno e outras variáveis relacionadas ao vento.

Para garantir maior confiabilidade, além do dimensionamento teórico, é relevante realizar uma validação dos resultados obtidos por meio de testes práticos, como demonstrado na Figura 2. A combinação entre análise teórica, simulação computacional e validação experimental permite verificar o comportamento estrutural dos componentes e aumentar a confiabilidade das soluções empregadas. A realização dessa verificação só é possível quando o fabricante do material possui estrutura, equipamentos e conhecimento técnico adequados para tal atividade. Os postes, mastros, termocaptores e acessórios comercializados pela Termotécnica foram devidamente dimensionados e ensaiados, garantindo confiabilidade para instalações com características de vento tipicamente verificadas em todo o território nacional.

Novas opções de instalação para mastros

Em alguns casos, é possível obter diversas configurações que atenderão aos critérios de resistência mecânica. Um caso de destaque são os mastros de 3 e 4 metros de altura da Termotécnica Aterramento e SPDA, que podem ser instalados sobre uma edificação utilizando diferentes formas de fixação. Podem ser utilizadas as bases em alumínio fundido (TEL-065 e TEL-075) em conjunto com estais tipo rígido (TEL-445, TEL-452, TEL-444 e TEL-454),conforme Figura 3a, ou podem ser utilizadas as novas bases autossuportadas (TEL-067 e TEL-077),que dispensam a utilização de estais, conforme Figura 3b. Assim como os demais produtos da linha, essas bases foram desenvolvidas com base em critérios de dimensionamento estrutural e validadas para suportar os esforços mecânicos previstos em projeto. A base autossuportada deve ser fixada à laje utilizando quatro chumbadores (TEL-5337) adequadamente dimensionados para suportar os esforços mecânicos. As principais vantagens da utilização das bases autossuportadas consistem na maior facilidade de instalação e na menor ocupação de espaço físico na cobertura, o que pode ser especialmente vantajoso em situações onde há pouca disponibilidade de espaço devido à grande densidade de equipamentos ocupando a cobertura, ou onde a utilização dos estais poderia comprometer a manutenção da distância de segurança (s).

O portfólio da Termotécnica conta com uma ampla gama de itens para atender às mais diversas particularidades de aplicação. Determinadas situações de projeto podem ser atendidas por uma ou mais soluções disponíveis em nosso catálogo. Os produtos seguem em conformidade com os requisitos normativos e foram desenvolvidos com o objetivo de garantir qualidade, durabilidade e confiabilidade. A Termotécnica Aterramento e SPDA conta com Suporte Técnico gratuito, que pode auxiliar o projetista na seleção das melhores soluções para cada projeto.

Autor

Gabriel Almeida – Atua como Analista de P&D e Instrutor de Cursos na Termotécnica Aterramento e SPDA. Mestre em Engenharia Elétrica pela UFMG. É autor de diversos artigos apresentados em congressos e publicados em revistas nacionais e internacionais. Integra a comissão que revisou a norma ABNT NBR 5419.