REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202506301828
Karina Farias da Silva1
Roberto Pantoja da Silva2
Henrique Colares Lima3
Resumo
Este trabalho aplica os conceitos e métodos das instalações de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas para fins de comparação com um sistema em fase de instalação, assim os métodos de proteção puderam ser melhor idealizados a partir de observações na elaboração do projeto comparativo considerando as melhores adaptações das medidas de proteção. Sendo assim, com a elaboração de um projeto de referência é possível avaliar os riscos e atender a edificação com um projeto de mesma aplicabilidade tão eficiente quanto o que foi utilizado para análise, além de verificar se as medidas de proteção pensadas para a estrutura de fato atendiam a necessidade que a edificação exigia, considerando os riscos de perda de vida humana e perdas econômicas.
Palavras-chave: Descargas Atmosféricas, Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas, Base de Combustíveis.
1 INTRODUÇÃO
Deve-se fazer uma contextualização/apresentação breve do tema a ser estudado ou do tema que será abordado em seu projeto de pesquisa. A introdução é a parte do artigo onde são apresentados o tema de pesquisa, o problema, a justificativa e os objetivos.
As mudanças climáticas antropogênicas, impulsionadas pelo aumento das emissões de gases do efeito estufa oriundas da queima de combustíveis fósseis, desmatamento e intensificação das queimadas, vêm provocando modificações significativas nos padrões meteorológicos globais. Dentre essas alterações, destaca-se a formação das ilhas de calor urbanas, fenômeno que eleva a temperatura média das grandes cidades e favorece a intensificação de eventos climáticos severos, como tempestades elétricas.
Diante desse cenário, torna-se imperativa a adoção de medidas cada vez mais eficazes para a proteção contra descargas atmosféricas, principalmente em instalações críticas, como bases de combustíveis, que apresentam alto risco de incêndios e explosões.
Em estruturas de grande porte, especialmente aquelas com altura igual ou superior a 60 metros, como torres de transmissão e antenas de radiocomunicação, a probabilidade de incidência de raios é significativamente maior. Nesses casos, a elaboração de um Sistema de
Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) %colocar na lista de sigla% requer uma abordagem meticulosa, considerando a ampla área de exposição dessas edificações e o risco ampliado de efeitos secundários sobre estruturas adjacentes (VISACRO, 2005).
No Brasil, a normatização aplicável à proteção contra descargas atmosféricas está consolidada, principalmente, na NBR5419-1:2015, que estabelece critérios técnicos rigorosos para o desenvolvimento, instalação e manutenção de SPDA’s. Essa norma representa um avanço significativo em relação às versões anteriores, incorporando novas diretrizes para a mitigação dos efeitos do campo eletromagnético induzido, o que amplia a proteção não apenas das estruturas e seus ocupantes, mas também dos sistemas elétricos e eletrônicos internos. Além disso, em consonância com a NBR5410:2008, que rege as instalações elétricas de baixa tensão, a normatização vigente estabelece parâmetros atualizados para avaliação e dimensionamento de sistemas de aterramento e equipotencialização, visando minimizar surtos transitórios que podem comprometer a integridade dos equipamentos e elevar os riscos de choque elétrico por tensões de toque e passo.
Diante desse contexto, o presente estudo realiza uma análise técnica sobre a segurança e a manutenção dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) aplicados a bases de combustíveis, considerando as diretrizes normativas e os desafios técnicos envolvidos em sua implementação e manutenção. O objetivo central é avaliar a eficácia dos métodos de proteção adotados, identificando possíveis incompatibilidades e interferências estruturais que possam comprometer o desempenho do sistema. Além disso, busca-se compreender as dificuldades práticas enfrentadas durante a instalação e manutenção do SPDA, bem como os critérios empregados para garantir a máxima eficiência das proteções exigidas pelas normativas vigentes. Dessa forma, o estudo visa contribuir para a otimização dos projetos e processos de manutenção dos sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em bases de combustíveis, assegurando maior segurança operacional, continuidade das operações e conformidade regulatória.
Bases de armazenamento e distribuição de combustíveis são classificadas como áreas de risco elevado devido à presença constante de atmosferas inflamáveis, em que qualquer centelha — inclusive de origem atmosférica — pode atuar como fonte de ignição, resultando em eventos catastróficos. Nessas condições, a proteção contra descargas atmosféricas adquire papel crítico dentro do conjunto de medidas de segurança operacional. A norma ABNT NBR 5419:2015, que estabelece os requisitos para o projeto, instalação e manutenção de SPDA, orienta a adoção de uma abordagem integrada, baseada na avaliação quantitativa do risco (Parte 2 da norma) e no dimensionamento técnico dos sistemas de captação, descida, aterramento e equipotencialização. No contexto de instalações com líquidos inflamáveis, a não conformidade com os critérios normativos pode resultar não apenas em ineficácia do sistema, mas também em agravamento do risco em virtude de caminhos de descarga inadequados ou ausência de equipotencialização, que favorecem a ocorrência de centelhamentos perigosos. Portanto, a correta interpretação e aplicação das diretrizes normativas é decisiva para a prevenção de perdas humanas, patrimoniais e ambientais.
A motivação para este estudo surge da necessidade crescente de aprimoramento das metodologias de segurança em instalações críticas, especialmente em bases de combustíveis, onde a ocorrência de descargas atmosféricas pode resultar em incêndios, explosões e interrupções operacionais severas. O contato direto e frequente com a aplicação da ABNT NBR 5419 em atividades de campo, sobretudo no contexto da manutenção, evidencia lacunas e desafios na implementação desses sistemas, exigindo investigações mais detalhadas sobre a eficiência e a conformidade dos procedimentos adotados. Além disso, a complexidade inerente às bases de combustíveis, que abrigam grandes volumes de substâncias inflamáveis e apresentam alta sensibilidade a descargas elétricas, reforça a necessidade de um estudo técnico aprofundado, que contribua para o aprimoramento das práticas de proteção e manutenção do SPDA. Dessa forma, este trabalho visa não apenas avaliar a eficácia dos sistemas existentes, mas também propor recomendações que possam otimizar a segurança e a continuidade operacional dessas instalações.
Apesar dos avanços introduzidos pelas normas técnicas, especialmente com a consolidação da ABNT NBR 5419:2015, observa-se uma lacuna significativa na literatura técnica quanto à avaliação sistemática da eficácia das estratégias de manutenção preventiva aplicadas a Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) em instalações classificadas como de alto risco, como é o caso das bases de combustíveis. A maioria dos estudos concentra-se nos aspectos projetuais e de dimensionamento do sistema, negligenciando a manutenção como componente crítico para assegurar não apenas a funcionalidade contínua do SPDA, mas também sua aderência aos parâmetros normativos ao longo do tempo.
A ausência de inspeções periódicas, conforme os critérios mínimos estabelecidos na ABNT NBR 5419:2015 – Parte 3, compromete de forma substancial a eficácia dos Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA), sobretudo em instalações críticas como bases de combustíveis, onde o risco associado a falhas de proteção é amplificado pela presença constante de atmosferas inflamáveis. A norma estabelece a obrigatoriedade de inspeções regulares em três níveis – visual, completa e com medição – a serem realizadas em intervalos determinados com base nas características da instalação, classe do SPDA, severidade ambiental e histórico de manutenção.
A negligência quanto a essas exigências acarreta a degradação progressiva dos componentes do sistema, como condutores, conexões, hastes de aterramento e dispositivos de proteção contra surtos, podendo resultar em descontinuidade de caminhos de corrente, aumento das impedâncias de aterramento e, consequentemente, falhas operacionais do sistema frente a uma descarga atmosférica real. Além disso, a ausência de registros documentais comprobatórios de inspeções coloca a instalação em não conformidade normativa, com implicações jurídicas, técnicas e operacionais relevantes. Portanto, a manutenção sistemática do SPDA, respaldada por inspeções programadas e tecnicamente fundamentadas, é um requisito essencial para garantir a integridade funcional do sistema e a segurança global da instalação.
Considerando o elevado risco de incêndios e explosões inerente às bases de combustíveis, este estudo é orientado pela seguinte problemática central: quais são as principais fragilidades técnicas e operacionais dos Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) nesse tipo de instalação, e de que forma a aplicação criteriosa da norma ABNT NBR 5419:2015 pode contribuir para sua mitigação, por meio de um projeto fundamentado na análise de risco, na correta implementação dos subsistemas componentes e na adoção de práticas sistemáticas de inspeção, ensaio e manutenção?
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA OU REVISÃO DA LITERATURA
Relâmpagos, também conhecidos como descargas atmosféricas, são descargas elétricas de grande extensão (alguns quilômetros) e de grande intensidade (picos de intensidade de corrente acima de um quiloampère), conforme acentua (OSMAR, 2005) as descargas ocorrem devido ao acúmulo de cargas elétricas em regiões localizadas da atmosfera em geral dentro de tempestades, origina-se quando o campo elétrico produzido por essas cargas excede a capacidade isolante do ar, também conhecida como rigidez dielétrica, em um dado local na atmosfera, que pode ser dentro da nuvem ou próximo ao solo, assim quando a rigidez é quebrada, começa um rápido movimento de elétrons de uma região de cargas negativas para uma região de cargas positivas.
1.1. Origem dos raios
De acordo com (MAMEDE, 2005), várias teorias já foram desenvolvidas para explicar o fenômeno dos raios, a que se aceita atualmente é:
A fricção entre as partículas de água que formam as nuvens, provocada pelos ventos ascendentes de forte intensidade, dá origem a uma grande quantidade de cargas elétricas. Verifica-se, experimentalmente, na maioria dos fenômenos atmosféricos, que as cargas elétricas positivas ocupam a parte superior da nuvem, enquanto as cargas elétricas negativas se posicionam na sua parte inferior, acarretando, consequentemente, uma intensa migração de cargas positivas na superfície da Terra para a área correspondente à localização da nuvem. (MAMEDE, 2005)
A teoria apontada acima sobre a distribuição de cargas elétricas nas nuvens e do solo pode ser observada na Figura 1.
Figura 1 Distribuição das cargas elétricas das nuvens e do solo.
Autor: Retirado de (MAMEDE, 2007).
Mamede (2007) ressalta ainda que a ionização do caminho seguida pela descarga descendente que mais se aproxima do solo, também conhecida como descarga piloto, propicia condições favoráveis de condutibilidade do ar no ambiente”. Baseando-se nisso e observando a Figura 2, Mamede destaca que, em função da aproximação do solo, em uma das ramificações da descarga piloto, tem-se uma descarga ascendente, constituída de cargas elétricas positivas, que tem retorno da Terra para a nuvem, originando-se em seguida a descarga principal no sentido da nuvem para a Terra, de grande intensidade, responsável pelo fenômeno conhecido como trovão, que é o deslocamento da massa de ar circundante ao percurso do raio, em função da elevada temperatura e aumento repentino de seu volume.
Figura 2 Formação de uma descarga atmosférica.}
Autor: Retirado de (MAMEDE, 2007).
De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) no que diz respeito a NBR5419-1:2015 e considerando a Figura 2, que trata da formação de uma descarga atmosférica, os seguintes termos e definições podem ser considerados para conhecimento prévio:
• descarga atmosférica para terra – de origem atmosférica entre nuvem e terra, consistindo de uma ou mais componentes da descarga atmosférica;
• descarga atmosférica descendente – iniciada por um líder descendente de uma nuvem para terra;
• descarga atmosférica ascendente – iniciada por um líder ascendente de uma estrutura aterrada para uma nuvem;
• componente da descarga atmosférica – descarga elétrica singela de uma descarga atmosférica para a terra;
• múltiplos componentes da descarga atmosférica – descarga para a terra que consiste em média de três a quatro componentes, com um intervalo de tempo típico entre eles de cerca de 50 ms;
• ponto de impacto – ponto onde uma descarga atmosférica atinge a terra, ou um objeto elevado (por exemplo, estrutura, SPDA, serviços, árvore, etc.).
1.2. Perigos das descargas atmosféricas
Halliday David e Resnick (2009) destacam que as tempestades elétricas são perigosas por várias razões, alguns exemplos são o de se um relâmpago atingir uma pessoa ou um objeto que a pessoa estiver segurando, se um relâmpago atingir um objeto próximo, parte da carga poderá saltar e atingir a pessoa (um efeito conhecido como descarga lateral), se um relâmpago atingir o solo nas proximidades da pessoa, parte da carga produzida no solo poderá atravessar seu corpo, além do perigo associado às descargas ascendentes, ou descargas para cima, conforme vistas na Figura 3.
Figura 3 Raio ascendente negativo e raio ascendente positivo
Autor: Retirado de (INPE, 2021)}.
Como exemplo da descarga para cima de uma tempestade elétrica, Halliday David e Resnick (2009) destacam o caso de uma mulher que estava um uma plataforma de observação do Sequoia National Park quando uma grande nuvem de tempestade passou no céu. Muitos elétrons de condução do corpo da mulher foram repelidos para a terra pela base da nuvem, negativamente carregada, o que deixou o corpo da mulher positivamente carregado, observado na Figura 4, visto que os fios de cabelo se repelem mutuamente e se projetam para cima ao longo das linhas de campo elétrico produzidas pela carga do corpo. A mulher não foi atingida por um relâmpago, mas estava correndo um sério risco, pois o campo elétrico estava a ponto de causar uma ruptura dielétrica no ar a sua volta, essa ruptura teria ocorrido ao longo de uma trajetória ascendente, no que é chamado de descarga para cima, é muito perigosa, porque a ionização que produz nas moléculas do ar libera um grande número de elétrons. Se a mulher tivesse provocado uma descarga para cima, os elétrons livres do ar teriam sido atraídos para o seu corpo, produzindo um choque possivelmente fatal.
Figura 4 Uma nuvem de tempestade deixou esta mulher positivamente carregada.
Autor: (Retirado de Halliday David e Resnick, 2009)
Cotrim (2009) afirma que qualquer atividade biológica, seja ela glandular, nervosa ou muscular, é estimulada ou controlada por impulsos de corrente elétrica. Se essa corrente fisiológica interna se somar a outra corrente de origem externa, devido a um contato elétrico, ocorrerá uma alteração das funções vitais normais do organismo humano, que pode levar o indivíduo à morte, dependendo da duração da corrente.
De acordo com Marão, Guimarães e Lopes (2011) o mecanismo das lesões por choque elétrico não é completamente compreendido, existem muitas variáveis que não podem ser medidas e controladas no momento em que ocorre o acidente. Entretanto, quatro mecanismos fisiopatológicos são aceitos atualmente:
• Conversão de energia elétrica em energia térmica durante a passagem da corrente pelos tecidos;
• Alterações a nível celular;
• Lesões traumáticas secundárias a contusões, contrações musculares vigorosas e quedas;
• Liberação intensa de catecolaminas (Adrenalina e noradrenalina).
A gravidade das lesões é determinada por diversos fatores, entre eles: a voltagem, a intensidade, o tipo e o padrão da corrente; a duração da exposição; a resistência dos tecidos; a superfície de contato e a extensão do desenvolvimento.
Magarão, Guimarães e Lopes (2011) adicionam ainda que os mecanismos das lesões causadas por raios apresentam características próprias. A maneira como um raio atinge a vítima influencia na gravidade das lesões:
• Contato direto: representa o tipo mais grave, ocorre quando o raio atinge a vitima sem intermédio de outros objetos;
• Contato por meio de outro objeto: ocorre quando o raio atinge a vítima através de um objeto próximo, como através de uma árvore ou uma barra metálica;
• Contato por meio do solo: esta situação atinge potencialmente maior número de vítimas. A energia elétrica é transmitida após o raio atingir o solo;
• Contato por explosão ou combustão: este tipo de contato ocorre através da expansão atmosférica de gases consequente à explosão ou combustão. As lesões por choque elétrico e por raios representam pequena parcela das admissões nos serviços de urgência e emergência. No entanto, resultam em custo extremamente elevado para as vítimas e para a sociedade. Os índices de mortalidade são altos: cerca de 30% a 40% dos acidentes são fatais, com estimativas de aproximadamente 1.000 mortes por ano nos Estados Unidos Magarão, Guimarães e Lopes (2011).
De acordo com Sousa et al. (2012), no Brasil, os boletins do ELAT informam as mortes e consequências decorrentes da incidência de raios, como por exemplo o levantamento das mortes por descargas atmosféricas no período de 2000 a 2019 em todo o Brasil, como mostra o Anexo A.
Observando o Anexo A, conclui-se que o número total de mortes nesse período foi de 2.194 pessoas sendo 26% na zona rural, 21% dentro de casa, 9% na água ou próximo, 9% embaixo de árvore, 8% em área coberta, 7% em área descampada, 6% em meios de transporte e 4% em rodovias. Por estações do ano, 76% das mortes ocorreram no verão e na primavera, período do ano onde ocorrem cerca de 80% das descargas atmosféricas no Brasil.
1.3. MÉTODO DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
Mamede (2007), destaca também o conhecido Método de Faraday, que consiste em envolver a parte superior da construção com uma malha captora de condutores elétricos nus, cuja distância entre eles é função do nível de proteção desejado dado também pela Tabela 1, que estabelece as dimensões do módulo da malha de proteção.
Tabela 1 Valores máximos dos raios da esfera rolante, tamanho da malha e ângulo de proteção correspondentes a classe do SPDA.
Autor: 1 Retirado de NBR5419-3:2015.
A NBR5419-3:2015 determina que o método das malhas é apropriado para telhados horizontais e inclinados sem curvatura. Além de também proteger superfícies laterais planas contra descargas atmosféricas laterais. Considerando novamente o gráfico da Figura 5, para valores de H (m) acima dos valores finais de cada curva (classes I a IV) são aplicáveis apenas os métodos da esfera rolante e das malhas.
Figura 5 Ângulo de proteção.
O método das malhas é fundamentado na teoria pela qual o campo eletromagnético é nulo no interior de uma estrutura metálica ou envolvida por uma superfície metálica ou por uma malha metálica, quando são percorridas por uma corrente elétrica de qualquer intensidade. A maior proteção que se pode obter utilizando o método das malhas é construir uma estrutura e envolvê-la completamente com uma superfície metálica, o que, obviamente, não é uma solução aplicável (MAMEDE, 2007).
1.4. REGULAMENTAÇÕES DA NBR 5419 – 2015
Cavalin e Cervelin (2011) exprimem que uma edificação é considerada segura contra descargas atmosféricas apenas quando todo o procedimento de instalação de proteção for projetado e construído de tal maneira que os componentes da estrutura, as pessoas, os equipamentos e instalações, que estejam permanentemente ou temporariamente em seu interior, fiquem efetivamente protegidos contra os raios e seus efeitos pelo maior intervalo de tempo possível.
Ainda de acordo com Cavalin e Cervelin (2011), não é possível proporcionar uma eficiência de 100% na proteção contra descargas atmosféricas, dado que não é um fenômeno conhecido perfeitamente e que continua sendo fonte de pesquisas no Brasil e no mundo. O melhor a fazer é seguir, no mínimo, as prescrições estabelecidas pela norma, sendo a NBR 5419 – 2015 utilizada no Brasil.
Santini (2016) expõe que a ABNT NBR 5419 é a norma responsável pela proteção contra descargas atmosféricas no Brasil, e foi criada em 1977 como uma revisão da norma NB1-65 do ano de 1970, pela Comissão de Estudo de Para-Raios para Sistemas de Transmissão e Distribuição, no ano de 2015 uma nova versão da ABNT NBR 5419 foi publicada e foi dividida em quatro partes, bem como é disposta na norma internacional a qual foi baseada.
1.4.1. Proteção contra descargas atmosféricas
A ABNT NBR5419-1:2015, sob o título geral “Proteção contra descargas atmosféricas”, tem previsão de conter as seguintes partes:
• Parte 1: Princípios gerais;
• Parte 2: Gerenciamento de risco;
• Parte 3: Danos físicos a estruturas e perigos à vida;
• Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos internos na estrutura.
Na NBR5419-1:2015 é reforçado que as medidas de proteções consideradas na norma são comprovadamente eficazes na redução dos riscos associados às descargas atmosféricas. Todas as medidas de proteção contra descargas atmosféricas formam a proteção completa contra descargas atmosféricas. Por razões práticas, os critérios para projeto, instalação e manutenção das medidas de proteção são considerados em dois grupos separados:
• o primeiro grupo se refere às medidas de proteção para reduzir danos físicos e riscos à vida dentro de uma estrutura e está contido na ABNT NBR 5419-3;
• o segundo grupo se refere às medidas de proteção para reduzir falhas de sistemas elétricos e eletrônicos em uma estrutura e está contido no ABNT NBR 5419-4.
As conexões entre as partes da ABNT NBR 5419 são ilustradas na Figura 6.
Figura 6 Conexões entre as partes da ABNT NBR 5419.
Autor: 2 Adaptado de (NBR5419-1:2015).
Em conformidade com a NBR5419-2:2015, esta é a parte que estabelece os requisitos para análise de risco em uma estrutura devido às descargas atmosféricas para a terra e tem o propósito de fornecer um procedimento para a avaliação de tais riscos. Uma vez que um limite superior tolerável para o risco foi escolhido, este procedimento permite a escolha das medidas de proteção apropriadas a serem adotadas para reduzir o risco ao limite ou abaixo do limite tolerável.
O número de descargas atmosféricas pode ser avaliado a partir de sua densidade, que é uma característica da região onde está localizada a edificação ou estrutura, bem como de suas características físicas, ou seja, edifício, torres, tanques de aço, etc (MAMEDE, 2007).
Na página eletrônica do INPE (2021) esse dado pode ser obtido ao consultar a cidade que se deseja analisar, há ainda o mapa de raios em tempo real, e é possível verificar a concentração de raios nas cidades do Brasil, além de ser possível verificar onde a atividade elétrica das tempestades está em alta.
A concentração de raios na cidade de Porto Velho/RO, por exemplo, é a seguinte:
• Densidade de descargas: 8,7547811946 por km²/ano;
• Ranking densidade nacional: 791;
• Ranking densidade estadual: 46.
O dado de densidade de descargas na cidade de Porto Velho será utilizado no estudo do gerenciamento de risco do projeto adotado neste trabalho.
Na ausência dessa informação, Mamede (2007) recomenda utilizar a Equação (2):
1.4.2. Análise dos componentes de risco
Conforme a NBR5419-2:2015, a determinação do número de eventos perigosos para a estrutura decorrentes de uma descarga atmosférica leva em consideração as características físicas da estrutura a ser protegida, sua vizinhança, linhas conectadas e o solo. Os parâmetros relevantes a serem considerados para análise de risco podem ser vistos na Tabela 2.
Tabela 2 Parâmetros relevantes para avaliação dos componentes de risco.
Autor: Retirado de NBR5419-2:2015.
Considerando os seguintes eventos:
• N_D número de eventos perigosos devido à descarga atmosférica direta a uma estrutura;
• N_L número de eventos perigosos devido à descarga atmosférica direta a uma linha;
• N_M número de eventos perigosos devido à descarga atmosférica perto de uma estrutura;
• N_I número de eventos perigosos devido à descarga atmosférica perto de uma linha;
Onde, em concordância com a NBR5419-2:2015, os componentes de risco para estruturas estão descritos na Tabela 3, onde estão os tipos e fontes diferentes de danos já descritos também no Anexo C.
Tabela 3 Componentes de risco para diferentes tipos de danos e fontes de danos.
Autor: Retirado de NBR5419-2:2015.
Em geral, para o gerenciamento de risco explanado na normativa, considera-se as características da estrutura e do ambiente, os tipos de linhas de energia e de sinal de entrada, a distribuição de pessoas nas zonas (Z1 – área fora da edificação e Z2 – área interna), além dos fatores válidos para cada zona. Assim, é possível realizar os cálculos relevantes referentes à área de exposição da estrutura, considerando o número de eventos de descargas atmosféricas esperados para a região em que a estrutura se encontra, bem como as perdas em cada zona e os riscos e danos.
De acordo com Santos (2016), a NBR 5419 Parte 2 descreve a análise de risco, na qual mais de 70 parâmetros são definidos para garantir uma proteção mais eficiente e rigorosa para as pessoas, instalações e edificações. Assim, 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.
Para a decisão da necessidade da proteção e para selecionar as medidas de proteção deve-se seguir o fluxograma da Figura 7. Primeiramente, a estrutura a ser protegida e os tipos de perdas relevantes à esta estrutura devem ser identificados, para cada tipo de perda é essencial identificar e calcular os componentes de risco. O risco calculado deve ser comparado com o valor do risco tolerável descrito na norma, se o risco na estrutura for maior que o risco tolerável é necessário proteção, caso contrário, o diagnóstico é de que a estrutura está protegida (SANTOS, 2016).
Figura 7 Procedimento para decisão da necessidade da proteção e para selecionar as medidas de proteção.
Autor: Adaptado de NBR5419-2:2015.
Uma vez que a análise do risco é concluída, já é possível verificar a necessidade e aplicabilidade das medidas de proteção a fim de minimizar os riscos que podem causar danos à estrutura.
Assim, considerando a Parte 1 da Norma, as medidas de proteção devem ser consideradas efetivas somente se elas estiverem conforme os requisitos das seguintes normas:
a) NBR5419-3:2015 para proteção contra ferimentos de seres vivos e danos físicos à estrutura;
b) NBR5419-4:2015 para proteção contra falhas de sistemas eletroeletrônicos.
Esta parte da NBR5419-3:2015 trata da proteção, no interior e ao redor de uma estrutura, contra danos físicos e contra lesões a seres vivos devido às tensões de toque e passo.
Considera-se que a principal e mais eficaz medida de proteção contra danos físicos é o SPDA – Sistema de Proteção Contra Descargas Atmosféricas.
Geralmente, o SPDA é composto por dois sistemas de proteção: sistema externo e sistema interno.
O SPDA externo é destinado a:
• interceptar uma descarga atmosférica para a estrutura (por meio do subsistema de captação);
• conduzir a corrente da descarga atmosférica para a terra de forma segura (por meio do subsistema de descida);
• dispersar a corrente da descarga atmosférica na terra (por meio do subsistema de aterramento).
O SPDA interno é destinado a reduzir os riscos com centelhamentos perigosos dentro do volume de proteção criado pelo SPDA externo utilizando ligações equipotenciais ou distância de segurança (isolação elétrica) entre os componentes do SPDA externo e outros elementos eletricamente condutores internos à estrutura.
1.4.3. Classe do SPDA
As características de um SPDA são determinadas pelas características da estrutura a ser protegida e pelo nível de proteção considerado para descargas atmosféricas (NBR5419-3:2015).
A Tabela 4 apresenta as quatro classes de SPDA (I a IV) definidas na norma e que correspondem aos níveis de proteção para descargas atmosféricas definidos na NBR54191:2015.
Tabela 4 Relação entre níveis de proteção para descargas atmosféricas e classe de SPDA.
Autor: Retirado de NBR5419-1:2015.
Conforme a NBR5419-3:2015, cada classe de SPDA é caracterizada pelo seguinte:
a) dados dependentes da classe de SPDA:
• parâmetros da descarga atmosférica;
• raio da esfera rolante, tamanho da malha e ângulo de proteção;
• distâncias típicas entre condutores de descida e dos condutores em anel;
• distância de segurança contra centelhamento perigoso;
• comprimento mínimo dos eletrodos de terra.
b) fatores não dependentes da classe do SPDA:
• equipotencialização para descargas atmosféricas;
• espessura mínima de placas ou tubulações metálicas nos sistemas de captação;
• materiais do SPDA e condições de uso;
• materiais, configuração e dimensões mínimas para captores, descidas e eletrodos de aterramento;
• dimensões mínimas dos condutores de conexão.
A eficiência de cada classe de SPDA é fornecida na NBR5419-2:2015.
Quanto maior for a sintonia e a coordenação entre os projetos e execuções das estruturas a serem protegidas e do SPDA, melhores serão as soluções adotadas possibilitando otimizar custo dentro da melhor solução técnica possível. Preferencialmente, o próprio projeto da estrutura deve viabilizar a utilização das partes metálicas desta como componentes naturais do SPDA (NBR5419-3:2015).
3 METODOLOGIA
A finalidade dos Sistemas de Proteção Contra Descargas Atmosféricas (SPDA) é proteger as edificações e tudo o que há em seu interior, como equipamentos, instalações elétricas e telecomunicações. O objetivo é reduzir os danos às estruturas, os impactos dos desligamentos e as manutenções corretivas (SOUZA et al., 2012).
Souza et al. (2012) destaca ainda que esses sistemas estão em constante aprimoramento. O monitoramento é realizado por meio de dispositivos que visam reduzir essas ocorrências. De maneira geral, o SPDA tem a função de proteger ao captar a corrente elétrica proveniente da queda de raios e direcioná-la. Essa corrente é, em seguida, escoada por meio de sistemas de aterramentos. Outra função do sistema é oferecer, quando ocorrer uma descarga elétrica, um caminho adequado, de baixa impedância, para essa descarga. Isso reduz os riscos decorrentes associados.
A ideia central é realizar um estudo de um sistema de proteção executado na Petróleo Sabbá – Raízen Combustíveis – BSPO, a eficácia das medidas de proteção adotadas e o comparativo com normas em outros sistemas de proteção.
A metodologia adotada neste estudo tem como objetivo analisar as implicações da ausência de inspeções periódicas nos Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) em bases de combustíveis, conforme os critérios estabelecidos pela NBR5419-3:2015. Para isso, a pesquisa será estruturada em quatro eixos principais, com ênfase na avaliação técnica, na conformidade normativa e na identificação de práticas de manutenção adequadas para garantir a eficácia do sistema.
Inicialmente, será realizado um estudo de caso técnico em uma base de combustíveis, onde serão coletados e analisados documentos como relatórios de inspeção, registros de manutenção preventiva e corretiva, bem como o projeto executivo do SPDA. O objetivo desta etapa será avaliar se as inspeções periódicas estão sendo realizadas conforme os requisitos estabelecidos pela norma, em especial nos três níveis de inspeção: visual, completa e com medição.
Em seguida, será aplicada uma análise detalhada dos componentes do SPDA, como condutores, conexões, hastes de aterramento e dispositivos de proteção contra surtos, com o objetivo de identificar sinais de degradação ou falhas operacionais causadas pela falta de manutenção sistemática. Será realizada também uma avaliação das possíveis consequências dessas falhas, como a descontinuidade dos caminhos de corrente e o aumento das impedâncias de aterramento, que podem comprometer o desempenho do sistema durante uma descarga atmosférica real.
A terceira etapa envolverá a análise da documentação existente, com foco na verificação da ausência de registros comprobatórios das inspeções. A falta de documentação coloca a instalação em não conformidade com a norma, o que implica em implicações jurídicas, técnicas e operacionais. A pesquisa buscará identificar os impactos dessa lacuna documental e as possíveis consequências para a gestão e segurança da instalação.
Essa metodologia integrará a análise técnica do SPDA, a conformidade normativa e a avaliação de práticas de manutenção, com o objetivo de propor soluções que garantam a integridade funcional do sistema e a segurança global da instalação, conforme os requisitos da NBR5419-3:2015. A abordagem fornecerá uma base sólida para a implementação de um programa de manutenção preventiva eficaz, fundamental para garantir a proteção contra descargas atmosféricas em instalações de alto risco como as bases de combustíveis.
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES OU ANÁLISE DOS DADOS
A análise técnica dos laudos de inspeção, medição e manutenção do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) da base de combustíveis PETRÓLEO SABBA S/A, localizada em Porto Velho – RO, permitiu validar a eficácia do método de malhas adotado como solução de proteção. Este capítulo apresenta os resultados obtidos, correlacionando-os com as exigências da ABNT NBR 5419:2015, com foco na capacidade de equipotencialização, na redução de gradientes de potencial e na segurança operacional frente aos riscos inerentes a atmosferas explosivas.
Figura 8 Base de combustíveis SABBÁ.
4.1 Distribuição da Malha de Aterramento e Subsistemas
O método de malhas, baseado nos princípios da gaiola de Faraday, foi implementado em toda a extensão da base, envolvendo as áreas de tancagem, praça de bombas, plataformas de carga e descarga, lajes de carregamento, entre outros pontos críticos. Conforme descrito nos laudos, o subsistema de aterramento foi executado com cabos de cobre nu de seção mínima de 50 mm², formando anéis equipotenciais externos e interligando os principais pontos metálicos da estrutura. Foi usado ainda a própria estrutura metálica da base como captor natural até o sistema de aterramento (SILVA, 2024)
Figura 9 Sistema de Captação Natural Feito Pela Propria Estrutura da Edificação.
Autor: Retirado de (SILVA, 2024)
A distribuição das malhas segue rigorosamente o subitem 5.4.2 da NBR 5419-3:2015, que determina que o anel de aterramento deve circundar a estrutura, garantindo contato com o solo em pelo menos 80% do seu comprimento. Além disso, o espaçamento entre os condutores em malha foi dimensionado em conformidade com a Tabela 2 da NBR 5419-3:2015, assegurando uma adequada cobertura da zona de proteção e minimização dos gradientes de potencial superficial.
Nas estruturas de maior porte, como os tanques de armazenamento, verificou-se que as ligações entre os captores naturais (as próprias paredes metálicas dos tanques, conforme classificação normativa) e o subsistema de aterramento foram executadas por meio de soldas exotérmicas e conectores GTDU, assegurando baixíssima resistência de conexão e continuidade elétrica eficiente (SILVA, 2023).
4.2 Resultados das Medições de Resistência de Aterramento
As medições de resistência de aterramento realizadas nos diferentes pontos da base apresentaram resultados expressivos em termos de desempenho técnico. Conforme os registros do laudo mais recente de 2024, os valores obtidos variaram de 0,07Ω a 6,3Ω, sendo que a grande maioria dos pontos permaneceu abaixo de 1Ω (SILVA, 2024). Destacam-se os seguintes exemplos:
• TQ 107 Lado A: 0,08Ω
• TQ 106 Lado B: 0,8Ω
• TQ 105 Lado A: 6,3Ω (valor máximo registrado, ainda dentro de limites aceitáveis em condições de solo específicas)
Adicionalmente, no laudo de 2021, foram verificadas resistências da ordem de 4,54Ω e 4,56Ω, resultados considerados compatíveis com a NBR 5419:2015, que recomenda valores inferiores a 10Ω para estruturas de risco moderado a elevado (OLIVEIRA, 2021).
Figura 10 Caixa de inspeção sistema de malha de aterramento ligada aos tanques.
Autor: Retirado de (OLIVEIRA, 2021)
Esses resultados indicam que o sistema apresenta baixa resistência ôhmica, favorecendo a rápida dissipação das correntes de descarga atmosférica para o solo e evitando a formação de potenciais perigosos. O método de medição seguiu o procedimento com terrômetro digital, utilizando configuração de três estacas, conforme a metodologia da NBR 15749 (OLIVEIRA, 2021).
A conformidade com a NBR 5419:2015 foi atestada em diferentes aspectos do sistema.
4.2.1 Subsistema de Captação
As estruturas metálicas e os elementos construtivos da base, como coberturas e pilares, funcionam como captores naturais, em acordo com o item 5.2 da NBR 5419-3:2015 (SILVA, 2021).
Figura 11 Equipotencialização da estrutura.
Autor: 3 Retirado de (OLIVEIRA, 2021)
4.2.2 Subsistema de Descida
O sistema de descida foi implementado com cabos de cobre nu de 70~mm² e com uso de pilares metálicos como vias naturais de condução, como previsto no item 5.3.4 da mesma norma (OLIVEIRA, 2021) (SILVA, 2024)
Figura 12 Decida de cabos de aterramento dos tanques.
Autor: Retirado de (OLIVEIRA, 2021)
4.2.3 Subsistema de Aterramento
O arranjo da malha de aterramento com interligações, hastes de cobre de 5/8” x 2,4m e conexões por solda exotérmica segue integralmente as exigências dos itens 5.4.2 e 5.4.3 da norma (SILVA, 2024).
4.2.4 Equipotencialização
Conforme descrito, todos os elementos metálicos expostos foram equipotencializados ao sistema de aterramento, reduzindo os riscos de diferença de potencial em caso de incidência de descargas (OLIVEIRA, 2021) (SILVA, 2021).
Além disso, o sistema foi inspecionado visualmente e com medições de continuidade elétrica, conforme os níveis de inspeção estabelecidos pela Parte 3 da NBR 5419:2015.
Embora os laudos analisados não apresentem registros formais de medições prévias ao sistema de malhas atualmente implantado, o histórico da base indica que as adequações de SPDA foram implementadas após processos de melhoria e revisão de segurança, motivados pelas exigências das normas atualizadas em 2015. As melhorias incluem a adoção de condutores de seção adequada, instalação de caixas de inspeção, aplicação de soldas exotérmicas nas conexões e o incremento do número de eletrodos de aterramento, garantindo a continuidade elétrica e o desempenho esperado.
A melhoria observada nos resultados de resistência ao longo das medições anuais também reforça o entendimento de que a adoção do método de malhas representou um avanço técnico significativo para a proteção da instalação.
Para instalações classificadas como áreas com atmosferas potencialmente explosivas, como é o caso de bases de armazenamento de combustíveis, o método de malhas apresenta vantagens técnicas superiores em relação a outras metodologias de SPDA. Segundo a NBR 5419-3:2015, o método de malhas proporciona uma distribuição uniforme da corrente de descarga, reduzindo significativamente o gradiente de potencial no solo e, consequentemente, os riscos de tensão de passo e de toque.
Além disso, o método favorece a equipotencialização total da estrutura, elemento crítico para impedir a ocorrência de centelhamentos perigosos entre partes metálicas isoladas, o que é uma exigência essencial em ambientes com risco de atmosferas explosivas, conforme preconiza também a NBR IEC 60079-0.
O uso de malha perimetral conectada a hastes de aterramento espaçadas e interligadas assegura uma baixa impedância de aterramento, condição imprescindível para garantir a rápida dispersão da corrente de descarga atmosférica, sem que haja concentração de energia em pontos específicos da instalação (OLIVEIRA, 2021).
Outro fator relevante é a facilidade de manutenção e inspeção proporcionada pelo método de malhas, uma vez que a base possui caixas de inspeção estrategicamente posicionadas, permitindo a realização de medições periódicas com precisão, como evidenciado nos relatórios de campo.
5 CONCLUSÃO/CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base nos resultados obtidos, fica tecnicamente comprovada a adequação da escolha pelo método de malhas para o SPDA da base de combustíveis PETRÓLEO SABBA S/A. Os dados de resistência de aterramento, a conformidade com as normas técnicas vigentes e a eficiência do sistema de equipotencialização demonstram que a solução implantada atende integralmente aos critérios de segurança exigidos para instalações de alto risco.
O desempenho positivo obtido nas medições de 2021 e 2024, aliado à manutenção periódica e às inspeções anuais, consolida a eficácia do sistema e reforça a importância da adoção do método de malhas em empreendimentos com características operacionais similares.
O presente estudo permitiu avaliar de forma técnica e criteriosa a eficácia do método de malhas adotado como solução de proteção contra descargas atmosféricas na base de combustíveis PETRÓLEO SABBA S/A, localizada em Porto Velho – RO. Com base na análise dos laudos de inspeção, medição de resistência de aterramento e continuidade elétrica, verificou-se que o sistema de SPDA implantado atende de forma plena os requisitos estabelecidos pela ABNT NBR 5419:2015.
As medições realizadas demonstraram valores de resistência de aterramento satisfatórios, amplamente dentro dos limites preconizados pela norma vigente, mesmo considerando a variabilidade natural das condições do solo e o regime climático regional. Essa conformidade técnica reflete diretamente a eficiência do sistema na dissipação das correntes de descarga atmosférica, minimizando os riscos associados à elevação de potenciais perigosos nas superfícies acessíveis da instalação.
Do ponto de vista da engenharia de proteção contra descargas atmosféricas, o método de malhas mostrou-se particularmente adequado para ambientes com risco de atmosferas explosivas, como bases de armazenamento de combustíveis. A capacidade de equipotencialização oferecida pela malha de aterramento, aliada à baixa impedância obtida por meio da interligação de hastes e condutores de seção elevada, garante a integridade funcional do sistema e reduz significativamente a probabilidade de ocorrência de centelhamentos internos e tensões perigosas de passo e de toque.
Além disso, a execução das conexões com técnicas de solda exotérmica, o uso de caixas de inspeção e a adoção de captores naturais e não naturais adequados reforçam a robustez e a durabilidade do sistema ao longo do tempo. As inspeções regulares, documentadas nos laudos analisados, atestam a manutenção contínua da eficiência do SPDA, em conformidade com as exigências de inspeção periódica estabelecidas na Parte 3 da NBR 5419:2015.
Por fim, a escolha do método de malhas para a proteção da base PETRÓLEO SABBA S/A representa uma decisão técnica fundamentada, alinhada às boas práticas de engenharia e às normativas nacionais. A análise conduzida ao longo deste trabalho reforça a importância de uma abordagem integrada e sistemática na implementação de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em instalações críticas, visando sempre a segurança das pessoas, a integridade patrimonial e a continuidade operacional das atividades desenvolvidas no local.
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2Discente do Curso Superior de Engenharia Elétrica da Faculdade Metropolitana e-mail: robertopantojapvh@gmail.com
3Discente do Curso Superior de Engenharia Elétrica do Instituto Federal de Rondônia Campus José Ribeiro Filho e-mail: henrique.colares.lima@gmail.com