Proteção contra acidentes devidos às tensões de passo em SPDA: Abordagem avançada com eletrodo de aterramento reticulado complementar

O que é tensão de passo?

A tensão de passo é um dos efeitos perigosos de uma descarga atmosférica. Ela se define como a diferença de potencial de terra entre os pés de uma pessoa, com uma distância de 1 metro entre eles, conforme Figura 1. No contexto das descargas atmosféricas em edificações e estruturas, a tensão de passo se manifesta de forma mais relevante na área localizada no entorno dos condutores de descida no momento da passagem da corrente do raio. O nível da tensão de passo pode atingir valores perigosamente altos, capazes de impor a circulação de uma corrente pelo organismo humano suficiente para causar queimaduras graves, danos ao sistema nervoso e até mesmo óbito. Por isso, medidas preventivas são essenciais para evitar esses riscos.

A presença de seres vivos nas proximidades dos condutores de descida e de aterramento de um SPDA é um fator de risco para a ocorrência de acidentes devido aos efeitos das tensões de toque e passo. A permanência ou circulação de pessoas próximas a um condutor de descida é inevitável em alguns tipos de edificações, como escolas, teatros e edifícios comerciais, portanto medidas de proteção devem ser consideradas. As medidas de proteção contra acidentes devido aos efeitos das tensões de toque já foram abordadas em outro artigo técnico. Neste artigo, serão abordadas as medidas de proteção contra acidentes devidos aos efeitos das tensões de passo, dentro da área de risco que é constituída pelo raio de 3 metros no entorno de uma descida, conforme a Figura 1.

Como reduzir riscos associados a tensões de passo em SPDA?

Medidas preventivas podem ser adotadas na fase do projeto visando reduzir os riscos associados às tensões de passo. Por exemplo, a utilização de, no mínimo, 10 descidas ajuda a distribuir melhor as correntes do raio. Outra medida possível é a utilização de cobertura de material isolante, com resistividade maior ou igual a 100 kΩ.m até 3 metros de distância dos condutores de descida, como uma camada de 5 cm de asfalto ou 20 cm de brita. Também pode-se considerar a instalação de sinalização e barreiras físicas para minimizar a probabilidade de acesso à área de risco. No entanto, essas medidas podem ser de difícil aplicação ou inconvenientes do ponto de vista arquitetônico e funcional. Nesses casos, a norma ABNT NBR 5419-3 exige a utilização de itens específicos no projeto para garantir a segurança dos usuários. Os eletrodos de aterramento reticulados complementares no entorno do condutor de descida (Figura 2) são uma alternativa normatizada para reduzir os perigos associados à tensão de passo.

Eletrodos de aterramento reticulados complementares

Os eletrodos de aterramento reticulados complementares foram desenvolvidos como uma solução para minimizar os riscos associados às tensões de passo no entorno dos condutores de descida de um SPDA,  em conformidade com o item 8.2 b da norma ABNT NBR 5419-3:2015. Sua utilização é recomendada de forma conjunta com os condutores isolados contra tensão de toque, chamados condutores CUI (TEL-830208 e TEL-830218).

Cabe ressaltar que a norma não estabelece os requisitos de produto e de instalação para esse tipo de solução. Portanto, é muito importante que o dimensionamento deste eletrodo seja realizado por um profissional com pleno conhecimento sobre aterramentos elétricos e descargas atmosféricas. Intuitivamente, o profissional pode ser levado a considerar a instalação de um eletrodo reticulado posicionado paralelamente à superfície do solo e conectado aos subsistemas de descida e aterramento do SPDA, uma solução trivial possível de ser compreendida pela leitura da norma técnica. No entanto, as várias simulações desenvolvidas pela Termotécnica Para-raios em softwares específicos para esta finalidade demonstram que optar por uma solução trivial como esta (demonstrada pela Figura 3a) pode resultar em níveis de tensão de passo tão perigosos quanto seriam na ausência do eletrodo reticulado complementar.

Ciente da complexidade envolvida, a Termotécnica Para-raios desenvolveu uma solução não somente restrita aos componentes necessários para a construção do eletrodo de aterramento reticulado complementar, mas também na técnica para a instalação adequada desses produtos, de forma a cumprir seu objetivo de minimizar os riscos associados às tensões de passo. Essa solução foi exaustivamente validada por meio de simulações computacionais, demonstrando que a utilização de um arranjo adequado reduz essas tensões de passo para níveis considerados seguros (Figura 3b).

A comparação dos valores de tensão de passo obtidos em simulações considerando tanto o arranjo trivial quanto o arranjo proposto pela Termotécnica Para-raios, para um mesmo cenário de resistividade do solo, pode ser verificada na Tabela 1. Note que os valores de tensão apresentados são da ordem de dezenas de quilovolts, o que, em uma primeira leitura, pode soar estranho, mas é importante considerar que se trata de um impulso de curta duração e não de uma tensão permanentemente aplicada.

Tabela 1 – Comparação de resultados obtidos na simulação da tensão de passo com diferentes arranjos do eletrodo de aterramento reticulado complementar

Além de verificar o arranjo adequado, o projetista deve tomar os cuidados necessários para especificar componentes compatíveis com as características da instalação. Devem ser consideradas as características físicas e químicas do solo, bem como outros fatores que possam interagir com esses elementos e causar desgaste. Para atender aos mais diversos requisitos de aplicação, a Termotécnica Para-raios disponibiliza três versões de módulos que devem ser instalados em conjunto para criar o eletrodo de aterramento reticulado complementar nas dimensões e arranjo necessários, possibilitando adequação a diferentes arquiteturas (Figura 4). As versões diferenciam-se pelo material, sendo elas: aço galvanizado a fogo (TEL-5797),aço inox 304L (TEL-5798) e aço inox 316L (TEL-5799). A conexão entre os módulos pode ser feita utilizando solda exotérmica, conectores à compressão ou solda elétrica.

O Suporte Técnico da Termotécnica Para-raios está disponível para orientar sobre o arranjo do eletrodo de aterramento reticulado adequado a cada situação de projeto, bem como sanar qualquer dúvida sobre a utilização destes produtos. Todas as informações essenciais para a correta instalação do eletrodo de aterramento reticulado complementar estão disponíveis no Guia de Instalação.

Autor

Gabriel Almeida – Analista P&D