Os fatos e os mitos sobre a proteção contra as descargas elétricas

raio“Há coisa de alguns anos, fui atender a uma emergência técnica no Rio de Janeiro: uma central telefônica tinha sido atingida por um raio causando a queima de 45.000 linhas de assinantes. O fabricante daquela central não tinha peças de reposição suficientes e, após três dias de interrupção dos serviços, a população afetada ameaçava invadir as instalações da operadora. Ao chegar ao local, o responsável técnico foi logo me dizendo que a estação tinha para-raios e aterramento e que estava em operação há oito anos sem nenhum problema. De fato, após uma rápida vistoria externa pude constatar que o prédio era protegido por um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) adequado. Da mesma forma, ao inspecionar as salas de equipamentos ficou clara a falta de proteção interna adequada, motivo da queima generalizada das linhas de assinantes! Bastou um raio em oito anos para causar todo aquele transtorno”, conta o professor e engenheiro Antônio Roberto Panicali (proelco@uol.com.br – (11) 9-9112-0110).

Raios são descargas elétricas poderosas que se dão entre nuvens e entre nuvens e a Terra. Embora as descargas entre nuvens possam interferir em alguns sistemas de telecomunicações, o poder destrutivo desses fenômenos se manifesta nas descargas nuvem/solo. Os raios mais poderosos chegam a ter energia suficiente para erguer um transatlântico de grande porte! Imaginem o que podem fazer com uma casa ou equipamento eletrônico desprotegido.

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Panicali: “raios são descargas elétricas poderosas que se dão entre nuvens e entre nuvens e a Terra”

Panicali observa que a ação de um raio, dependendo de sua intensidade e da configuração da rede elétrica de uma cidade, pode causar danos a instalações até 3 km do local de sua incidência. “Os SPDA, comumente chamados de para-raios, visam a proteção das edificações diretamente atingidas por um raio, e de pessoas no seu interior; nada garantem quanto à proteção das instalações internas, principalmente dos equipamentos mais sensíveis como computadores, sistemas de som, etc. Há necessidade de se cuidar da proteção das instalações elétricas internas (além dos para-raios), particularmente envolvendo indústrias, CPD, sistemas de telecom, etc., nas quais uma única falha pode resultar em prejuízos/danos vultosos”.

Ele acrescenta que muitas pessoas, mesmo da área técnica, pensam que um bom para-raios e um bom aterramento garantem a proteção necessária”, diz o professor. “Porém, na melhor da hipóteses, isso é parcialmente verdade. São conceitos  do tempo de tecnologias antigas (válvulas, motores, relés, etc.) muito menos sensíveis à perturbações elétricas do que os atuais transistores e circuitos integrados”, explica.

De fato, num passado próximo, há 50 ou 60 anos, não só o número desses equipamentos sofisticados era infinitamente menor como a tecnologia da época, baseada em válvulas, relés, motores etc. Ela era muito mais robusta e menos poderosa, é claro. Uma válvula, o equivalente a um transistor atual, operava com uma tensão de 350 V enquanto que um circuito integrado (CI) dos equipamentos modernos opera com apenas 12/20 V. Uma perturbação de 20V numa válvula pouco ou nada alterava seu funcionamento; no caso de um CI é suficiente para tirá-lo fora de operação para sempre.

Para o professor, para-raios perfeitos e um bom aterramento era o que bastava para se obter uma proteção adequada das instalações do passado! Eram os paradigmas da época. “Hoje em dia, uma instalação protegida apenas dessa forma, estará condenada a ter sérios problemas. Modernamente os conceitos de proteção tiveram que ser totalmente reformulados.”Aviões recebem, em média, um raio por ano, dependem fortemente de equipamentos eletrônicos no seu interior e, obviamente, não possuem fio terra. Você já pensou: 10 km de cabo com um peso na ponta sendo arrastado a 900 km/h na terra? Felizmente, mesmo sem fio terra, nada acontece dentro das aeronaves”.

“Por outro lado”, continua, “mesmo que se tivesse gasto toda a verba de uma empresa para fazer o melhor aterramento do mundo (resistência de zero Ohm, no linguajar técnico) é possível mostrar que, por si só esse aterramento não evita acoplamentos magnéticos com as correntes dos raios e, portanto não garantem a proteção das instalações. Basear a proteção de uma instalação unicamente em um bom aterramento é um mito a ser abandonado”. Outro aspecto a ser considerado na proteção das novas instalações profissionais é a confiabilidade, ressalta Panicali. Os Centros de Processamento de Dados (CPD) de grandes bancos, por exemplo, são projetados para operar com uma confiabilidade de uma falha a cada 20.000 anos. “É claro que a queima de 45.000 linhas de assinante a cada oito anos é totalmente inaceitável”, comenta.

Para que tais graus de confiabilidade sejam atingidos é necessário uma completa mudança de paradigmas de projeto, não mais baseados em para-raios e aterramentos. O ponto de partida deve ser a definição do grau de confiabilidade desejado para a instalação em questão, expressa em termos de risco tolerável, Rt, expresso em falhas toleráveis por ano; por exemplo, a norma IEC 62.305 (2010) que serviu de base para a nova norma de proteção brasileira recentemente aprovada, recomenda para serviços públicos (água, luz, etc.) Rt=0,001/ano falha devidas a raio, ou seja, uma falha a cada 1.000 anos.

“Esse grau de confiabilidade deverá ser atingido levando-se em conta os níveis de suportabilidade dos equipamentos envolvidos assim como a agressividade do local em questão”, exemplifica Panicali. ”Em Lima no Peru, devido ao microclima local, a incidência anual de raios é praticamente nula. No Brasil varia entre 0,3 e 20 raios por quilômetro quadrado por ano. Se estiver no topo de um morro aumenta a probabilidade da instalação vir a ser atingida. É possível mostrar que uma instalação localizada no fundo de um vale na região nordeste está 60.000 vezes mais protegida contra raios do que outra situada no topo de um morro em outras regiões do Brasil como, por exemplo, em partes da região norte e sudeste”.

Em seguida leva-se em conta fatores como o tipo de edificação: se é um contêiner metálico blindado, uma construção de concreto armado ou um abrigo de madeira, cada um oferecendo diferentes graus de blindagem às induções magnéticas. “Além do tipo de construção, a localização dentro do prédio é outro fator a ser considerado”, assegura Panicali. “Andares altos e proximidades com paredes externas correspondem a ambientes eletromagnéticos mais expostos às induções devidas às correntes dos raios”.

Finalmente, conforme avalia o engenheiro, para que a confiabilidade desejada seja atingida, leva-se em conta o programa de manutenção: dependendo do grau de agressividade do local alguns componentes de proteção, particularmente protetores de surtos e aterramento devem ser objeto de revisões periódicas. “Estes são os fatores que, face a nova norma de proteção contra descargas atmosféricas já aprovada na ABNT, deverão orientar os novos projetos a partir de agora, e que exigirá dos profissionais da área um esforço adicional para a aquisição dos conhecimentos necessários, seja na forma de cursos, seminários e literatura técnica”.

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