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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 (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. 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. Prezados, bom dia, tenho um campo de futebol gramado e descoberto com alambrado em volta, foi instalado hastes de aterramento a cada 20 metros e não foi executado o anel aterrado interligando as hastes, é necessário executar o anel interligando as hastes? A estrutura do alambrado é metálica com tela metálica. Muito Obrigado e parabéns pelo site.

    1. Prezado José Honorio,

      A NBR 5419/2015 menciona que não existe a possibilidade de se realizar um projeto de SPDA para áreas abertas e essa situação trata-se disso. Porém, pelo alambrado do estádio ser metálico, o que se recomenda é instalar placas de alertas à pessoas, em relação aos riscos de descargas.

      Em relação à equipotencialização, instalar um anel de aterramento e interligar as partes metálicas a esse, contribuiria para mitigar os efeitos do fenômeno atmosférico.

  2. Prezados boa tarde, estou fazendo o cálculo do sistema de SPDA de um galpão industrial , porém um dos lados do galpão existe uma barreira física que ocupa a metade do comprimento desta lateral (bacia de contenção de uns tanques de condensado) que vai me impossibilitar a escavação para a continuidade deste anel, neste caso eu posso circular o galpão e no ponto de obstrução passar o anel por dentro da instalação ou o anel neste caso deve ser todo ele feito por dentro do galpão? e no caso de e fazer por dentro deve ser respeitado os mesmos 1m de distância das paredes da instalação? obs esse galpão é todo ele feito em estrutura metálica. e preciso muito saber como contornar este problema.

    1. Prezado Bruno Ferreira,

      A instalação do anel de aterramento é de grande importância para garantir a eficiência de seu SPDA e para proteger as pessoas que estão dentro da estrutura contra as tensões de passo. Sendo assim, estão em não conformidade as edificações que não apresentarem o mesmo.

      Em edificações que apresentam dificuldades para instalar o anel, usualmente são tomadas uma das seguintes medidas em conformidade com a norma:

      a) Instalar a malha de aterramento no interior da edificação o mais próximo possível das paredes externas.

      b) Utilizar 20% do comprimento total da malha desenterrado (aterramento aéreo), ou seja, é obrigatório que 80% esteja enterrado.

      c) Instalar o SPDA estrutural, uma vez que este se torna mais eficiente e seguro devido a quantidade de condutores formados pelos pilares e vigas da estrutura. Com a utilização do SPDA estrutural a economia em termos de instalação e manutenção pode chegar até 60% em relação ao SPDA com elementos não estruturais (Neste caso é necessário realizar o teste de continuidade das ferragens, o qual verificará se elas estão aptas para tal fim).

  3. Possuo uma edificação com 6m de altura e perímetro igual 35m no qual foi construída antes de 2005, sendo assim, as descidas do SPDA foram feitas com cabo 16mm. De acordo com a nova revisão, pode ser mantido essa mesma bitola de descida?

  4. Não sei se entendi direito, mas me parece que o raio da área abrangida pelos eletrodos de aterramento, no caso do SPDA classes III e IV é de 5 metros, conforme a figura da NBR 5419:2015. Neste caso preciso prever eletrodos em áreas de raio 5 metros até abranger toda a área de piso da edificação? Caso afirmativo, posso considerar estacas tipo trilho em SPDA estrutural como um eletrodo que vai abranger este raio de 5 metros?

    1. Prezado Mauricio,

      O item citado 5.4.3 da NBR-5419-3/2015 se refere ao comprimento mínimo da malha de aterramento. O eletrodo cravado (haste) não é uma medida obrigatória e sim uma alternativa para complementar a malha, de forma que a mesma atinja o valor de comprimento mínimo exigido pela Figura 3 da NBR5419/parte 3.

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