DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
Posicionamento de captores para controle do impacto de raios Jürgen Wettingfeld, membro das comissões VDE/ABB e IEC TC 81, e Hendrik Wettingfeld, da W. Wettingfeld GmbH, Krefeld (Alemanha)
A
s primeiras instalações de proteção contra raios foram executadas entre 1745 e 1778. Rapidamente se desenvolveu o princípio da proteção externa, composta de captores, descidas e aterramento (figura 1). Logo de início obtiveram-se conhecimentos que podem ser comparados com o atual método da esfera rolante (figura 2). Constatou-se o significado da distância entre o topo do líder descendente do raio e o ponto de impacto: “Mesmo para telhados inclinados, o percurso a-b é menor do que VDE Verlag
a-c, o que implica o risco de que o beiral seja o ponto de impacto preferido em vez do topo” [2]. Com base nestes conhecimentos, foram elaborados princípios válidos até a 8 a edição das diretrizes ABB (Comissão para Proteção e Pesquisa de Descargas Atmosféricas, sigla em alemão), e da norma DIN VDE 62305-1 [4]: “Por experiência, pontos de impacto preferenciais para os raios são: • Topos de torres e cúpulas; • Cumeeiras em geral; • Chaminés, dutos de ventilação e similares; • Beirais de telhados planos e de estruturas.” Springer Verlag
Fig. 1 – Proteção de uma edificação contra descargas atmosféricas, idealizada por G. Ch. Lichtenberg (1778) [1]
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EM MARÇO/ABRIL, 2021
Fig. 2 – Método da esfera rolante criado em 1899 (ver [2], fig. 56)
Para o modelo eletrogeométrico (método da esfera rolante), estão disponíveis ferramentas de CAD com as quais podem ser projetados subsistemas captores de estruturas complexas. Tais programas possibilitam determinar os pontos nos quais o impacto da descarga deve ocorrer e simplificam o cálculo das distâncias de segurança. Além disso, o método da esfera rolante assistido por CAD é também adequado para a análise de risco. O projeto dos captores se concentrava no método do ângulo de proteção (instalação de hastes), bem como no método das malhas. O ângulo de proteção pode ser deduzido, à luz da física, a partir do método da esfera rolante. Em contraste, a eficácia do método das malhas baseia-se principalmente em valores empíricos. Apesar da observância do ângulo de proteção e do módulo da malha, verificava-se que os raios impactavam os volumes supostamente protegidos. Nestes casos, o subsistema captor estava incompleto. A aplicação do critério de projeto que se segue (ver Hasse [1]) demonstra como identificar e evitar tais falhas. Método da esfera rolante Embora este método seja cientificamente reconhecido há muito tempo, e tenha sido descrito em detalhes por Hasse e Wiesinger em 1977 [5], ele recebeu pouca atenção na norma DIN VDE 0185 [4], edição de 1982. Somente quando foi publicada a norma de transição (para a série europeia EN 62305) [6], o método da esfera rolante assumiu maior relevância. Definitivamente, este método se impôs a partir de 2006 com a norma DIN EN 62305-3 [7], e é desde então reconhe-
