Gaiolas de Faraday

A NP4426:2013 não impede de forma alguma a utilização de um para-raios com tempo de avanço à ignição superior a 60 microssegundos.

Apenas é referido, de forma a uniformizar os raios de proteção, que para efeitos de cálculo no dimensionamento do raio de proteção, o valor máximo de tempo de avanço à ignição a considerar é de 60 microssegundos.

A norma NP4426:2013 tem como requisito que a ponta captora do para-raios ionizante seja instalada a pelo menos 2 metros acima da área a proteger, incluindo antenas e outros aparelhos com elevação face á cobertura. É recomendável a instalação do para-raios no ponto mais alto da estrutura.

A eficácia e raio de proteção do para-raios depende da diferença de alturas entre o elemento captor e as superfícies a proteger, sendo recomendado a consulta de especialistas no dimensionamento e na implementação do mesmo com vista a garantir a melhor eficácia do captor e consequentemente o melhor nível de segurança para a sua instalação.

A NP4426:2013 tem como requisito a instalação de duas baixadas por captor.

Quando existe mais do que um captor na mesma instalação, o número de baixadas deve ser pelo menos igual ao número de captores instalados, sendo para isso necessária a interligação dos captores de forma a que baixadas possam ser partilhadas pelos vários captores.

As baixadas deverão estar distanciadas entre si, pelo menos dois metros, para serem consideradas baixadas independentes, devendo sempre que possível ser instaladas em fachadas opostas.

Se o sistema de proteção contra descargas atmosféricas com dispositivo de ionização for isolado, deve ser realizada pelo menos 1 baixada.

Os sistemas tradicionais, também conhecidos como sistemas passivos, consiste na implementação de hastes captoras com pontas de franklin e/ ou de gaiolas de faraday em uma dada estrutura a proteger.

Na ocorrência de uma descarga atmosférica, esta solução permite o escoamento eficaz da corrente através da divisão da mesma por múltiplos troços, podendo conter ou não hastes captoras. A aplicação de múltiplos troços de baixada permite a redução de perturbações eletromagnéticas e esforços térmicos que possam ocorrer na instalação, indicados em instalações sensíveis a variações de campo eletromagnético, como data centres ou indústrias equipadas com equipamentos elétricos de custo muito elevado.

Apesar deste sistema permitir a equipotencialização de toda a estrutura, a sua execução é dispendiosa quando comparada com outras soluções e complexa no que diz respeito ao seu dimensionamento. Para além destas desvantagens, as limitações dos raios de proteção das hastes captoras com ponta de franklin impedem a sua utilização na proteção contra descargas atmosféricas em espaços abertos, podendo ainda colocar a componente estética da estrutura a proteger em causa.

No caso de um Sistema Ativo, também conhecido como sistema com dispositivo de ionização ou para-raios ionizante, com a iminência da ocorrência de uma descarga atmosférica através da elevação de  um campo eletromagnético a partir do solo, o captor ionizante, tal como todos os outros elementos (árvores, postes, edifícios etc…) desenvolve a emissão de um traçador ascendente que vai criar um canal ionizado por onde se fecha a corrente de descarga.

No entanto, o para-raios ionizante, nas mesmas condições que os outros elementos, tem a capacidade de antecipar a emissão do traçador ascendente quando comparado com uma haste captora do tipo ponta de franklin. A este princípio de funcionamento dá-se o nome de avanço à ignição, que concede a este tipo de captor um raio de proteção superior ao de um sistema tradicional.

Com um raio de proteção superior, este sistema é indicado para proteção de estruturas de grande dimensão e proteção de espaços exteriores, tratando-se também de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas, mais fácil de instalar e mais económico.

Por último, no caso do Sistema Híbrido, a solução combina o sistema de proteção clássico através de Gaiola de Faraday com o sistema de Para-Raios Ionizante, conseguindo desta forma tirar partido das vantagens de cada uma das tecnologias, maximizando a proteção das instalações e de quem as utiliza.

Assim o executante tem legitimidade para optar por qualquer dos sistemas, sendo livre de escolher o que considerar mais apropriado para a instalação que se encontra a realizar.

Os para-raios devem ter os seus próprios elétrodos de terra dedicados, que deverão ter uma resistência de terra tão baixa quanto possível, pelo que o máximo recomendado pela NP4426:2013 é 10Ω. Esta resistência deverá ser medida no ligador amovível ou caixa de visita do condutor de terra, isolado de qualquer outro componente condutor, incluído ligações a terras de proteção e de serviço.

Os elétrodos de terra podem ser divididos em 2 tipos:

Tipo A: Sistema de terra específico:

A1 – Pata de galo de grande dimensão, com condutor da mesma natureza e secção do condutor de baixada.

A2 – Elétrodo em triângulo ou em linha composto por elétrodos verticais de cuja soma de comprimento é igual ou superior a 6 metros, separados por uma distância igual ou superior ao comprimento vertical.

Tipo B: Elétrodo em Anel:

B – Elétrodo em anel interligado com todas as baixadas com um elétrodo vertical, de pelo menos 2 metros de comprimento, por baixada.

Um elétrodo de terra em circuito fechado, como os elétrodos em anel ou em triângulo por exemplo, garante um escoamento mais eficaz de correntes no solo.

O valor de resistência do elétrodo vai depender das características (condutibilidade) do solo. Enquanto terras orgânicas e húmidas apresentam bons valores de resistividade do solo, em solos arenosos e rochosos existe muita dificuldade em alcançar os valores de resistência de terra pretendidos, no caso dos para-raios, valores inferiores a 10Ω.

Existem várias metodologias e materiais diferenciados, que nos permitem alcançar os valores desejados, ao contrário das situações em que a receita do “instala-se e depois mede-se” não se traduz nos resultados pretendidos.

MÉTODO DE MEDIÇÃO DE RESISTIVIDADE DO SOLO 

Este estudo de resistividade do solo permite-nos obter uma “fotografia” muito aproximada da real estratificação do solo. Com o conhecimento prévio da estratificação do solo, o dimensionamento da rede de terras em profundidade ou em comprimento é muito mais exato e eficaz na obtenção dos valores de resistência de terra pretendidos.

MATERIAIS INOVADORES PARA MELHORAMENTO DE TERRAS

• Elétrodos aço cobreado com revestimento de 250u de cobre (Referência Infocontrol: 4001Q) – o comprimento, diâmetro e espessura do revestimento dos elétrodos tem um cálculo justificativo. Este conjunto de variáveis, permite que um elétrodo perfure o solo a mais de 2 metros de profundidade, sem expor o aço do elétrodo que está coberto pelo revestimento de cobre, mantendo desta forma as suas excelentes propriedades condutoras, eficazes na dispersão de corrente.
• TerrActive (Referência Infocontrol: 4020B) – líquido patenteado, para colocação direta em rede de terras já existentes. Um bidão permite cobrir um elétrodo vertical de 2 metros de comprimento ou um elétrodo horizontal de 4 metros. Este produto é tipicamente aplicado numa caixa de visita com acesso a elétrodos instalados quer na vertical quer na horizontal. São expectáveis resultados de melhoria entre 50% a 90% após a sua aplicação. Trata-se de uma solução a médio prazo, com duração até 4 anos.
• GEM (Referência Infocontrol: 163670) – Trata-se de um composto de terra química especial que permite revestir os condutores da rede de terras (verticais e horizontais) com resultado direto na criação de uma boa superfície de contacto com baixa resistência elétrica.

O implementar destas técnicas e materiais permite-nos controlar os custos, orçamentar soluções com sucesso em 95% das situações e reduzir o tempo de implementação das mesmas.

Em geral, as armaduras de aço externas interligadas (estruturas metálicas) podem ser usadas como condutores de baixada, se elas são condutoras e se a sua resistência é no máximo de 0,01 Ω.

Neste caso, o captor é conectado diretamente à armadura metálica e a parte inferior da estrutura deve ser ligada à terra.

A utilização de um condutor natural de baixada, deve cumprir os requisitos de equipotencialidade, isto é, se forem utilizados elementos interiores da instalação, como elementos de um sistema de para-raios, devem-se evitar o aparecimento de arcos perigosos na estrutura a ser protegida, devido à passagem da corrente da descarga atmosférica em elementos externos ou em outras partes condutoras da estrutura.

A equipotencialidade é realizada pela interligação do sistema de para-raios com:

• A estrutura metálica da estrutura;
• As instalações metálicas;
• Os sistemas interiores;

A utilização de contador de descargas é facultativa. No entanto a sua instalação é uma mais valia para a instalação, uma vez que permite efetuar a contagem do número de descargas atmosféricas e dessa identificar necessidade de proceder à manutenção e verificação do sistema de para-raios.

A norma NP4426 recomenda que todos os sistemas de terras deverão ser ligados eletricamente. Esta interligação de sistemas de terras permite:

1. Redução da tensão de passo: a tensão de passo é a diferença de potencial elétrico entre os dois pés de uma pessoa. Durante uma descarga atmosférica o potencial entre o pé mais próximo da descarga e o pé mais distante poderá ser o suficiente para gerar uma corrente elétrica superior ao suportado pelo corpo humano. Ao equipotencializar as redes de terra irá garantir uma melhor dispersão do potencial elétrico da sua instalação.

2. Redução de do valor de resistência elétrica de elétrodo observada pela descarga: quanto menor for a resistência de terra dos elétrodos, mais eficaz será a dispersão da corrente elétrica no solo. Ao interligar dois elétrodos de terra estamos a criar um paralelo elétrico entre os sistemas, reduzindo assim a resistência global.

3. Redução de probabilidade de arcos elétricos perigosos: A ligação das diferentes redes de terra permite a equipotencialização de todos os elementos metálicos, e desta forma evita a diferença de potencial entre dois pontos e a possível disrupção elétrica.

Para proteger os sistemas elétricos de elevações de potencial, e consequentes sobretensões, deverá recorrer à instalação de descarregadores de sobretensão.

Os para raios radioativos foram os primeiros para-raios ionizantes a ser comercializados e instalados, em que a sua vantagem consistia na utilização da ionização artificial do ar a sua volta, provocada pelo elemento radioativo (tipicamente rádio 226 ou amerício 244).

O início do seu fabrico remonta á década de 30, embora em Portugal a sua comercialização só tenha sido iniciada no final da década de 50. Apesar de estes para raios terem sido instalados sem qualquer tipo de restrição, controlo ou registo de onde foram aplicados, o trabalho que a Infocontrol tem vindo a desenvolver permite concluir que em Portugal tenham sido instalados alguns milhares destes equipamentos. Com a tomada de consciência dos perigos da radioatividade surgiu em meados da década de 80 legislação que proíbe o fabrico e importação deste tipo de equipamentos.

A Infocontrol, tem vindo a desenvolver e consolidar a sua atividade nesta área, investido na aquisição de material que permite realizar os seus serviços de acordo com os mais elevados padrões de segurança, tais como recipientes de transporte em chumbo, contadores de Geiger para medição de radioatividade, entre outros.

Caso suspeite que um para-raios na sua instalação seja radioativo, por favor entre em contacto com a Infocontrol de modo a proceder à sua recolha e tratamento do material radioativo, com a nossa parceria com a APA (Associação Portuguesa do Ambiente) e com o ITN (Instituto de Tecnologia Nuclear).

A ausência de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas adequado, pode traduzir-se num risco elevado para pessoas, animais, edifícios, bem como a todo o tipo de instalações e equipamentos eletrónicos.

As descargas atmosféricas são fenómenos de descargas elétricas de grande magnitude e intensidade com valores de corrente que podem facilmente atingir os 200kA num curto espaço de tempo (µs), produzindo danos materiais e consequências extremamente graves ou mesmo fatais para a vida dos seres humanos.

Por este motivo existem vários documentos emitidos pelos diferentes ministérios que recomendam a instalação de para-raios nos diversos tipos de instalações, tais como:

EDIFÍCIOS ESCOLARES

Manual de Utilização, Manutenção e Segurança nas Escolas | Ministério da Educação

Segurança contra riscos inerentes ao uso normal (cap. 2)

“(…) Os estabelecimentos de educação e de ensino e os respetivos recintos, não protegidos contra descargas atmosféricas, devem ser acautelados com instalação de para-raios. (…)”

Decreto-Lei n.º 414/1998

Aprova o Regulamento de Segurança contra Incêndio em Edifícios Escolares

Artigo 124.º

“(…) Instalações de para-raios: Os edifícios devem, sempre que aconselhável ou necessário, de acordo com os critérios da Direção Geral de Energia, ser dotados de uma instalação de proteção contra descargas atmosféricas. (…)”

LARES DE IDOSOS

Despacho normativo n.º 12/98 de 25 de Fevereiro de 1998

Estabelece as normas reguladoras das condições de instalação e funcionamento dos lares para idosos.

“9 – Proteção contra descargas atmosféricas. Deve ser prevista a instalação de um para-raios que faça a proteção contradescargas elétricas. (…)”

EDIFÍCIOS COM EXPLOSIVOS

Decreto-Lei n.º 142/79 de 23 de Maio

Ministério da Defesa Nacional, da Administração Interna, da Indústria e Tecnologia e da Habitação e Obras Públicas

Artigo 23.º – Protecção por pára-raios

“1 – Os edifícios contendo produtos explosivos devem estar convenientemente protegidos por pára-raios, sobretudo quando localizados no interior de uma fábrica ou de uma oficina”.

EDIFÍCIOS DE GRANDE ALTURA

Decreto-Lei n.º 64/90 de 21 de Fevereiro

Aprova o regulamento de segurança contra incêndios em edifícios de habitação

Artigo 77.º (edífícios de altura superior a 28 metros)

“Os edifícios devem ser protegidos por uma instalação de pára-raios.”

EDIFÍCIOS ADMINISTRATIVOS

Decreto-Lei n.º 410/98 de 23 de Dezembro

Aprova o regulamento de segurança contra incêndio em edifícios de tipo administrativo

Artigo 115.º – Instalações de pára-raios

“Os edifícios devem, sempre que aconselhável ou necessário, de acordo com os critérios da Direcção Geral de Energia, ser dotados de uma instalação de protecção contra descargas atmosféricas.”

EDIFÍCIOS HOSPITALARES

Decreto-Lei n.º 409/98 de 23 de Dezembro

Aprova o regulamento de segurança contra incêndio em edifícios de tipo hospitalar

Artigo 128.º – Instalações de pára-raios

“Os edifícios devem, sempre que aconselhável ou necessário, de acordo com os critérios da Direcção Geral de Energia, ser dotados de uma instalação contra descargas atmosféricas”.

____________________________________________

A instalação de sistemas de para-raios não é obrigatória, uma vez que não existe nenhum decreto de lei referente a este tema, no entanto, em função do tipo e risco da instalação, poderá estar abrangido pelos documentos acima descritos e ter a necessidade de instalação de um sistema de para-raios como requisito, e em caso de acidentes as seguradoras estão cada vez mais sensibilizadas para este ponto.

A norma portuguesa e a norma europeia de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas, NP4426:2013 e EN 62305 respetivamente, definem um cálculo de risco associado às descargas atmosféricas e a necessidade de implementação de para-raios e os níveis de proteção a adotar. O risco associado à descargas atmosféricas tem em consideração fatores como o índice ceraúnico, as dimensões e altura da estrutura a proteger e número de pessoas que frequentam a estrutura e a localidade. Caso se questione se a sua instalação necessita de proteção contra descargas atmosféricas, poderá solicitar à Infocontrol uma análise de risco para a sua instalação.

De acordo com a Norma NP4426:2013, e a EN 62305, deve-se fazer uma inspeção do sistema de proteção contra descargas atmosféricas periodicamente, dependendo do nível de proteção definido em projeto. As inspeções devem alternar entre inspeção visual e inspeção completa de ano a ano, para os níveis I e II, e de dois em dois anos para os níveis III e IV.

Deve ainda ser realizada a certificação ao sistema de para-raios, logo após a sua instalação, e sempre que a instalação for modificada ou se detetar que a mesma foi atingida por uma descarga atmosférica.

É recomendada uma inspeção de seis em seis meses para estruturas com risco e explosão.

Quando um condutor de baixada não puder ser instalado fora da estrutura, por questões estéticas ou funcionais, pode ser instalado no interior em parte ou na totalidade da altura da estrutura. Neste caso, deve ser implementado dentro de uma conduta específica para este fim, que seja não inflamável e isolante

Neste caso deve ser calculada uma distância de separação para o condutor de baixada interior, a fim de determinar o nível de isolamento necessário da conduta específica.

Não deve ser permitido o acesso à conduta, em caso de período tempestuoso ou devem ser tomadas as mesmas medidas de proteção que para os condutores de baixada exterior (constantes no Anexo D), incluindo as ligações equipotenciais dos pisos com o condutor de baixada.

Caso não seja possível cumprir a distância de separação necessária para garantir o isolamento eletromagnético pretendido, pode recorrer-se a instalação de um sistema de para-raios isolado.

Num sistema de para-raios isolado, o captor e o condutor de baixada são instalados de modo a que a corrente da descarga atmosférica não possa circular na estrutura a proteger. Para garantir o isolamento entre os elementos do SPDA e a estrutura, devem ser utilizados apenas materiais certificados para a utilização neste tipo de sistemas, com testes de corrente até 100kA e certificação Qualifoudre.

Esta afirmação é falsa, pois mesmo que uma instalação se encontre dentro do raio de proteção do para-raios da instalação mais próxima, não é garantido que o para-raios esteja em conformidade com as normas em vigor e que seja feita a manutenção e verificação periódica.

Por este motivo, e para a segurança de uma instalação não esteja dependente de terceiros, cada instalação deve contemplar o seu próprio sistema de para-raios e garantir o seu bom funcionamento ao longo dos anos.

Trata-se de um mito. Apesar de existir maior probabilidade de um ponto alto ser atingido por descargas atmosféricas, esta questão depende de muitos fatores e existem enumeras descargas atmosféricas que ocorrem no solo, no mar, ou em instalações de pequena dimensão, mesmo quando existe uma estrutura de dimensão elevada nas imediações.

Apesar de ser apenas uma questão de curiosidade, os raios são a descarga elétrica que ocorre entre as nuvens e o solo (ou entre uma nuvem e outra). O relâmpago é o clarão visível com a criação de um caminho de descarga (canal ionizado), devido à rápida movimentação dos eletrões. Como estes se movimentam muito rapidamente, geram um aquecimento rápido do ar, que com a sua expansão geram o som a que chamamos trovão.