NBR 5419: principais mudanças e impacto em projetos de SPDA

A descarga atmosférica é um fenômeno natural muito perigoso e que pode causar muitos danos, tanto tangíveis quanto intangíveis. De acordo com o INPE, o Brasil é o país mais afetado por raios no mundo, sendo atingido por mais de 77 milhões de descargas atmosféricas todo ano. Dessa forma, é necessário levar em consideração a proteção contra raios na elaboração de um projeto civil.

Visando minimizar os danos causados por esse fenômeno, a norma atual ABNT NBR 5419 traz uma série de orientações sobre a proteção contra descargas atmosféricas (PDA). Tal norma é um documento essencial e obrigatório para todos os engenheiros eletricistas e profissionais do setor elétrico que atuam no ramo, inclusive na elaboração de laudos elétricos.

Qual o objetivo da Norma NBR 5419?

Para que uma estrutura seja completamente protegida contra descargas atmosféricas, é necessário que a mesma esteja envolvida por uma blindagem de ótima condutividade elétrica e aterrada com uma espessura adequada.

Além disso, em linhas elétricas ou tubulações metálicas que entram na estrutura, deve-se providenciar ligações equipotenciais adequadas, que evitam a entrada de corrente elétrica proveniente da descarga atmosférica, a qual pode provocar centelhamentos e sobretensões de alto risco no sistema interno.

Entretanto, a concepção de uma estrutura dessa maneira é muitas vezes inviável, pois a blindagem não consegue ocupar toda a estrutura, abrindo lacunas para a penetração da corrente proveniente da descarga atmosférica, podendo causar diversos tipos de danos à vida e a toda a instalação elétrica.

Dessa forma, é necessário projetar um conjunto de medidas de segurança em relação aos parâmetros da descarga elétrica, ao qual, para cada situação, um nível de proteção diferente é exigido.

A norma NBR 5419 traz uma atualização e inclusão de conceitos relacionados ao SPDA, sendo que tais alterações estão alinhadas com a norma IEC 62305, a normativa internacional do segmento. Através dela, é possível determinar uma análise de risco a qual a estrutura está sujeita, bem como determinar quais medidas de segurança podem ser adotadas para cada situação.

Também é importante frisar que, para aplicar a norma, o profissional e sua equipe devem realizar todas as operações de uma forma segura e pautadas pela norma NBR 13570, a qual traz as diretrizes para trabalhos em instalações elétricas dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA).

A norma ABNT NBR 5419 foi atualizada no ano de 2015, trazendo um documento muito mais completo e atualizado em relação à sua edição passada, elaborada em 2005. Sendo assim, é fundamental que toda análise para a elaboração do SPDA seja baseada nesse documento.

Necessidade de proteção x análise de risco.

Com a atualização da NBR 5419, o projetista deve efetuar cálculos e considerações sobre a estrutura em questão e também sobre as estruturas vizinhas, linhas de energia e telecomunicações ligadas a ela. O nível de proteção deixa de ser um dado de saída para ser um parâmetro de entrada na avaliação dos valores de risco toleráveis. Essa é uma das grandes mudanças da norma, que impacta já o início do projeto.

Na regra antiga calculava-se, por exemplo, o Ng (Densidade de descargas atmosféricas para terra) através de um mapa de isocerâunicos antigo e se aplicava a uma Ae (área de exposição equivalente) e aos fatores de ponderação. Agora, o Ng é obtido de forma mais precisa e atualizada através de mapas fornecidos pelo INPE, na área de exposição equivalente, considerando mais parâmetros por meio de uma nova fórmula de cálculo. A nova norma também traz um novo conceito, de Zonas de proteção contra raio.

Continuando a avaliação da NBR 5419, temos quatro tipos de perdas: L1 – Perda de vidas humanas, L2 – Perda de instalação de serviço ao público, L3 – Perda de memória cultural e L4 – perda de valor econômico, na qual se calculam vários componentes de “Risco” (R1, R2, R3 e R4), que deverão ser comparadas aos valores típicos de risco tolerável “RT””, para avaliar se as medidas de proteção adotadas atendem as exigências.

Se R = RT, a proteção contra a descarga atmosférica não é necessária.

Se R>RT, é preciso adotar medidas de proteção para reduzir R = RT em todos os riscos que envolvem a estrutura.

Métodos de proteção

Neste item ocorreram algumas modificações no método de Franklin e da gaiola de Faraday, sendo que o método eletrogeométrico (esfera rolante) continua o mesmo.

Métodos do ângulo de proteção (Franklin)

Ao invés dos ângulos serem fixos para cada situação de nível de proteção, eles passam a ser obtidos através de curvas.

Métodos da gaiola de Faraday
No método da gaiola de Faraday ocorreram mudanças nas dimensões das quadrículas. Elas passam a ser mais rigorosas e com formato mais quadrado, o que resulta no uso de mais material.

Condutores de descidas

Os condutores de descidas tiveram seus espaçamentos reduzidos para o níveis de proteção II,III e IV, também aumentando a quantidade de material utilizado.

Sistema de Aterramento

Nas tabelas que referenciam as dimensões mínimas de condutores e demais itens envolvidos foram incluídos novos materiais, além do aumento nas dimensões. Sai o arranjo A definido na NBR antiga, na qual não era necessário o condutor em anel, e permanece apenas o arranjo B, onde se utiliza o condutor em anel externo à estrutura a ser protegida.

Proteção dos sistemas elétricos e eletrônicos internos

Essa é uma novidade do projeto de SPDA que está no capítulo quatro, voltado à proteção de equipamentos eletroeletrônicos com a utilização de dispositivos de proteção contra surtos (DPS), arranjos de aterramento e equipotencialização, blindagem eletromagnética e roteamento dos circuitos elétricos, entre outros. Importante ressaltar que na norma antiga não havia um texto correspondente, com essa abrangência e nível de detalhamento.

Fontes de Danos, Tipos de Danos e Perdas de Acordo com a NBR 5419

É estabelecido uma série de fontes de danos à estrutura, a qual podem causar diversos tipos de danos e de perdas. Na norma, tais fontes, danos e perdas possuem uma nomenclatura própria e estão correlacionados.

As fontes de danos possuem uma relação com o ponto de impacto e estão relacionadas da seguinte maneira:

•   S1: Descarga atmosférica na estrutura;
•   S2: Descargas atmosféricas próximas a estrutura;
•   S3: Descargas atmosféricas sobre as linhas elétricas e tubulações metálicas que entram na estrutura;
•   S4: Descargas atmosféricas próximas às linhas elétricas e tubulações metálicas que entram na estrutura.

De acordo com o local da descarga atmosférica, diferentes tipos de danos ocorrem, sendo apresentados de acordo com a relação a seguir:

•   D1: Danos às pessoas devido ao choque elétrico;
•   D2: Danos físicos (fogo, explosão, destruição mecânica, liberação de produtos químicos) devido aos efeitos das correntes das descargas atmosféricas, inclusive o centelhamento;
•   D3: Falhas ou mau funcionamento de sistemas internos das instalações elétricas.

Em decorrência desses danos, a norma afirma que as seguintes perdas podem acontecer:

•   L1: Perda de vida humana;
•   L2: Perda de serviço ao público;
•   L3: Perda de patrimônio cultural;
•   L4: Perda de valor econômico.