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Orientações para dimensionamento da malha de aterramento do SPDA

Dimensionamento da malha de aterramento

O Aterramento é um dos subsistemas do PDA mais polêmicos e que gera bastante discussão entre Engenheiros e Projetistas, já que cada projeto possui uma especificação que depende muito da localização, concentração de pessoas e do tipo da estrutura. A utilização deste subsistema pode ser necessária para o SPDA, subestações, linhas de transmissão e distribuição, segurança pessoal, drenagem de estática e outras.

Sua principal função no sistema de proteção é canalizar as cargas elétricas recebidas na edificação e dissipá-las no solo. A descarga atmosférica acarreta um impulso de corrente da ordem de dezenas a centenas de kA (KiloAmpères), por milionésimos de segundos, podendo causar sérios danos caso não seja conduzida de forma segura para o solo, além das tensões de passo e toque. Para um bom dimensionamento da malha de aterramento (classes I e II), é imprescindível a execução prévia de uma prospecção da resistividade de solo por meio de aparelhos tipo Terrômetros. Esta prospecção – para as classes I e II – ​tem como objetivo estratificar o solo em camadas e permitir o correto dimensionamento do eletrodo de aterramento.

Figura 1 – Solo real (a) e solo estratificado (b)

Para que o aterramento cumpra a sua função com propriedade, precisa ser ​corretamente dimensionado para que não ocorra prejuízos irreversíveis em função das descargas diretas ou indiretas recebidas na edificação​​. É por considerar muitos fatores em seu dimensionamento que diversos cuidados devem ser tomados para atingir o objetivo do projeto com eficiência e segurança. De um modo geral, em relação ao projeto, execução e fiscalização destacamos algumas orientações a seguir:

  • Projeto – Precisa ser realizado por com uma empresa idônea, especializada e que possui o devido conhecimento da norma da ABNT NBR 5419/2015 para projetar a melhor solução de proteção e aterramento em função da disponibilidade física e dos recursos disponíveis, otimizando assim os custos de implantação.
  • Execução – Deve ser realizada por empresa especializada, utilizando sempre os materiais indicados no projeto em conformidade com ​as ​norma​s​, extinguindo de suas instalações cabos comerciais, hastes de baixa camada, conexões mal feitas e etc.
  • Fiscalização – Esta é a parte em que será possível avaliar ​a compatibilidade do projeto com a instalação, garantir que os materiais usados são normalizados e se estão de acordo com a especificação do projeto, garantindo assim o sucesso da instalação.
O setor de Engenharia da Termotécnica Para-raios oferece todos estes serviços.
Para saber mais, clique aqui 

Tipos de Aterramento

Aterramento

No sistema estrutural, o aterramento pode ser formado por sapatas, colunas, baldrames, estruturas de aço contidas nas fundações e ainda, pode ser considerado no projeto, a utilização de Re-bars e Aterrinserts® como métodos de acesso ao concreto armado da edificação, possibilitando ensaios de continuidade elétrica, aterramento de massas metálicas e interligação com os barramentos de equipotencialização.

Na impossibilidade do aproveitamento das armaduras das fundações, o arranjo consiste em utilizar o condutor em anel, externo a estrutura a ser protegida, em contato com o solo por pelo menos 80% do seu comprimento total, ou elemento condutor interligando as armaduras descontínuas das fundações (sapatas). Embora 20% do eletrodo convencional possa não estar em contato direto com o solo, a continuidade elétrica do anel deve ser garantida ao longo de todo o seu comprimento.

Componentes

Nos casos de aterramento externo, é recomendado a haste de alta camada, com 254µ de cobertura de cobre, sobre uma barra redonda de aço (NBR 13571), as quais deverão ser cravadas ao solo propiciando o aumento do comprimento do eletrodo de aterramento e reduzindo riscos pessoais. Estes eletrodos de aterramento, ​tipo haste, ​podem ser introduzidos na posição vertical ou inclinado.

Um adendo importante, é que a utilização de hastes de alta camada (254µ) prolongam a vida útil do SPDA. O mesmo não acontece com a haste de baixa camada onde a cobertura de cobre não atende à medida dos 254µ. Para saber se a Haste é alta camada, basta observar se a mesma possui a gravação 254µ NBR 13571 em baixo relevo.

Além das hastes de alta camada, também são utilizadas nesse processo, os cabos de cobre nu de no mínimo 50mm². Este tipo de cabo por exemplo deve possuir 7 fios com 3,00mm de diâmetro cada fio, além das soldas exotérmicas que possuem variados modelos de conexão, e quando bem executados, possibilitam a perfeita ligação dos eletrodos de aterramento.

Todos os componentes do SPDA devem suportar os efeitos eletromagnéticos da corrente de descarga atmosférica e esforços acidentais previsíveis sem serem danificados. Devem ser fabricados com os materiais listados na tabela 5 da NBR 5419/2015 ou com outros tipos de materiais com características de comportamento mecânico, elétrico e químico (relacionado à corrosão) equivalente. A NBR 5419/2015 parte 3, tabela 5, apresenta de forma detalhada os materiais para SPDA e condições de utilização, e na tabela 7 da mesma parte, as dimensões mínimas de eletrodo de aterramento.

Tabela 5

Instalação dos eletrodos de aterramento

O eletrodo de aterramento em anel deve ser enterrado na profundidade de no mínimo (05,m) e ficar posicionado à distância preferencialmente de 1m afastada das paredes externas da estrutura de maneira a permitir sua inspeção durante a construção. A profundidade de enterramento e o tipo de eletrodo de aterramento devem ser constituídos de forma a minimizar os efeitos da corrosão, e os efeitos causados pelo ressecamento do solo e assim, estabilizar a qualidade e a efetividade do conjunto.

Em relação a execução das soldas exotérmicas, o ponto de atenção principal é com relação ao vazamento do material que pode provocar perdas do componente, aumentando o risco de acidentes. Esse tipo de problema pode ocorrer com mais frequência quando é utilizado cabos e/ou as hastes não normalizados, aumentando assim, a chance do material vazar pela folga provocada pelos elementos fora de norma.

Com todos estes esclarecimentos, é importante mencionar que todo e qualquer serviço contratado, seja de instalação, projeto ou vistoria precisa ser realizado por profissionais com alto grau de entendimento das recomendações das normas, para que sejam evitados retrabalhos e reembolsos. A Termotécnica Para-raios oferece aos seus clientes um suporte gratuito, além de um catálogo completo de materiais em conformidade com a norma da ABNT NBR5419/2015.

213 comentários em “Orientações para dimensionamento da malha de aterramento do SPDA

  1. Olá!
    Segundo o artigo acima, “O eletrodo de aterramento em anel deve ser enterrado na profundidade de no mínimo (05,m “0,5m”) e ficar posicionado à distância preferencialmente de 1m afastada das paredes externas da estrutura de maneira a permitir sua inspeção durante a construção”

    Minha dúvida é: A distância de afastamento entre eletrodo/malha de aterramento das paredes externas laterais, de 1,0m, é mínima ou máxima?

    Origem da dúvida: Estou desenvolvendo um projeto de SPDA (Gaiola) onde o edifício histórico (1 PAV), possui um passeio de pedra (em todo seu contorno) que não pode ser demolido. Portanto, precisaria instalar os condutores e eletrodos da malha com um afastamento superior a 2,5m das paredes externas.

    1. Olá, Marcelo!

      A NBR 5419-3 no item 5.4.3 especifica que “O eletrodo de aterramento em anel deve ser enterrado na profundidade de no mínimo 0,5 m e ficar posicionado à distância aproximada de 1 m ao redor das paredes externas.”

      A justificativa técnica do valor de aproximadamente 1 metro se dá devido aos riscos de tensão de passo de uma pessoa que esteja se aproximando da edificação no momento da injeção da corrente no ponto da descida, pois o comprimento entre os pés gira em torno desta medida. Aumentar essa distância aumentará também a diferença de potencial entre os pés da pessoa causando riscos consideráveis. No seu caso 2,5m é mais do que o dobro do valor de referência. Por isso, é importante manter essa distância aproximada.

      Mesmo que o piso seja pedra, atualmente há ferramentas que conseguem executar a vala.

      Nas páginas 118, 119, 155 à 157, 169 do livro da DEHN você encontra mais informações à respeito. Segue o link do livro:

      https://www.dehn-international.com/sites/default/files/media/files/lpg-2015-e-complete.pdf

  2. Olá.

    Sobre o seguinte trecho da 5419-3:2015.

    O eletrodo em anel deve ser enterrado a uma profundidade de 0,5 m, no mínimo, e ficar a uma distância aproximada (preferencialmente) de 1 m ao redor da edificação.

    Qual a justificativa técnica para instalar o eletrodo de aterramento a 1 m das paredes da edificação?

    1. Olá, André!

      A NBR 5419-3 no item 5.4.3 especifica que “O eletrodo de aterramento em anel deve ser enterrado na profundidade de no mínimo 0,5 m e ficar posicionado à distância aproximada de 1 m ao redor das paredes externas.”

      A justificativa técnica do valor de aproximadamente 1 metro se dá devido aos riscos de tensão de passo de uma pessoa que esteja se aproximando da edificação no momento da injeção da corrente no ponto da descida, pois o comprimento entre os pés gira em torno desta medida. Aumentar essa distância aumentará também a diferença de potencial entre os pés da pessoa causando riscos consideráveis. Por isso, é importante manter essa distância aproximada.

      Nas páginas 118, 119, 155 à 157, 169 do livro da DEHN você encontra mais informações à respeito. Segue o link do livro:

      https://www.dehn-international.com/sites/default/files/media/files/lpg-2015-e-complete.pdf

  3. Olá!

    No caso de uma edificação com formato não retangular, como a que consta na imagem neste artigo, é correto que o anel de aterramento forme um polígono que siga as paredes externas (dado o afastamento mínimo de 1,0m), ou o anel precisa necessariamente ser de formato retangular?
    Para explicar melhor minha dúvida: supondo uma edificação de formato circular (como um castelo d’água), o anel de aterramento deve ser retangular, ou ele pode ser também circular, desde que tenha o afastamento mínimo de 1,0m da edificação?

    1. Olá, Henrique!

      De forma geral, a malha de aterramento deve seguir o formato da edificação respeitando a distância aproximada de 1 metro da periferia. No exemplo do castelo d’água circular, o indicado é que o anel de aterramento mantenha o formato circular, pois, desse modo, o distanciamento de 1 metro será respeitado por todo contorno, além disso, a quantidade total de condutor será menor.

      Porém, seguir essa orientação dependerá de cada caso, pois há situações em que a malha não poderá seguir o desenho do contorno do local, seja por causa da disposição das descidas ou pela existência de alguma marquise onde as pessoas irão se abrigar durante as tempestades.

  4. boa tarde, connectors na malha de aterramento, podem sem enterrados, o conexões soterradas tem que ser com solda exotérmica ?

    1. Olá, Thales!

      Conectores de pressão necessitam ser alocados dentro de caixas de inspeção para que sua vida útil possa ser avaliada durante as inspeções, visto que são mais prejudicados pelos efeitos da corrosão do que conexões permanentes.

      Por serem considerados conexões permanentes, a solda exotérmica e conectores à compressão podem ser enterrados diretamente no solo, sem necessidade de utilizar caixas.

    1. Olá, John!
      Neste caso, se for um aterramento natural, a profundidade do tubulão não influência no dimensionamento do aterramento. O mais importante é que seja garantida a continuidade elétrica horizontal, por exemplo pela viga baldrame, com a rebar caminhando junto às ferragens da viga.

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