Desmistificando o captor Early Streamer Emission (ESE)

“A ciência que estuda a proteção contra raios evolui a cada ano que passa e pode-se dizer que o homem já conhece muito sobre o fenômeno chamado raio, mais ainda não conhece tudo. E o captor ESE eletrônico existente hoje pode até não ser ainda a solução definitiva, mas está bem próximo disso. Atualmente esta é a melhor opção que se tem para a proteção de grandes áreas.” (Hélio Blauth)

 Hayrton Rodrigues do Prado Filho, jornalista profissional registrado no Ministério do Trabalho e Previdência Social sob o nº 12.113 e no Sindicato dos Jornalistas Profissionais do Estado de São Paulo sob o nº 6.008

A tecnologia ESE ou para-raios com dispositivo de ionização (PDI) foi desenvolvida na França a partir de 1986 com o Prevectron da Indelec e o Pulsar da Helita. Seu funcionamento baseia-se nas características elétricas da formação do raio. O raio inicia produzindo um traçador descendente que se propaga em qualquer direção. Num segundo instante, das estruturas e objetos pontiagudos do solo são gerados traçadores ascendentes que tentam se encontrar com o traçador descendente. Num terceiro instante ocorre o encontro do traçador descendente com um dos traçadores ascendentes, formando assim um canal ionizado para o raio acontecer.

Conforme explica Hélio Blauth (helioblauth@gmail.com), engenheiro em eletrônica, formado pela PUC – RS em dezembro de 1972, com atuação na atividade de pesquisas, projetos e implantação de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas desde 1975 e autor do livro “A prática na instalação de para-raios – Volume II”, o objetivo do sistema externo de proteção contra o raio é proporcionar um ponto de impacto para que a descarga possa ocorrer de maneira segura e controlada, proporcionando à corrente do raio um caminho seguro até a terra, sem danificar a estrutura a ser protegida. O PDI se caracteriza com a emissão de um traçador ascendente continuo antes que qualquer outro objeto dentro do seu raio de proteção, o que permite oferecer um raio de proteção maior que uma ponta simples (captor Franklin).

As normas técnicas para o PDI são baseadas nos modelos eletrogeométricos (modelo de todas as normas NFPA, IEC e NBR), sendo a norma francesa NFC 17.102 considerada a norma de referência. Ela foi traduzida em espanhol com a denominação de UNE 21186 e para o português com o nome de NP 4426.

No Brasil, existe o Protocolo de Cooperação Técnica celebrado entre o Inmetro e o Instituto Português de Qualidade (IPQ) que é uma declaração de interesse entre os participantes. Este protocolo regulamenta a partilha das suas experiências, informações e outras formas de cooperação, como também a promoção de projetos comuns na área da qualidade e metrologia. Assim, na falta de uma norma brasileira específica para os captores de tecnologia ESE, poderá ser utilizada a Norma Portuguesa NP 4426 – Proteção contra descargas atmosféricas – Sistemas com dispositivo de ionização não radioativo.

Dessa forma, a NP 4426, especifica, no estado atual do conhecimento e da tecnologia, os requisitos para desenvolver projetos para sistemas de proteção satisfatórios contra descargas atmosféricas.  Tais projetos contemplam proteções de estruturas (prédios, instalações, equipamentos etc.) e áreas abertas (áreas de armazenamento, áreas de lazer ou desportivas, etc.), com a utilização de captores com dispositivo de ionização.

A exemplo das demais normas sobre Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA), uma instalação de proteção contra descargas atmosféricas concebida e construída de acordo com a NP 4426, ao que concerne a fenômenos naturais, não pode garantir a proteção absoluta de estruturas, pessoas ou objetos. Contudo, a aplicação destas recomendações deve reduzir significativamente o risco de danos causados por descargas atmosféricas em estruturas ou áreas abertas protegidas.

Segundo a NP 4426, os para-raios com dispositivo de ionização (PDI) geram um traçador ascendente de inicialização mais rápido que um para-raios de haste simples. Ele é composto por uma ponta de captura, um dispositivo de ionização, um elemento de fixação e uma ligação aos condutores de descida.

“Dessa forma”, acrescenta Blauth, “um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas com dispositivo de ionização (SPDI) é um projeto completo baseado em um ou mais PDI e todos os elementos necessários para conduzir a corrente da descarga atmosférica à terra com toda a segurança a fim de proteger uma estrutura, um edifício ou uma área aberta contra os impactos diretos das descargas atmosféricas. Este sistema de proteção inclui tanto as proteções interiores (áreas fechadas) como exteriores (áreas abertas) contra descargas atmosféricas”.

A necessidade de proteção é determinada por muitos parâmetros, incluindo densidade de descargas atmosféricas da zona em questão. Um método de análise de risco é proposto no Anexo A da norma portuguesa. A densidade de descarga atmosféricas é apresentada no Anexo B ou pelos dados locais, incluindo por exemplo a rede de detecção, mapas e estatísticas que são fornecidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

Outras considerações podem levar à adoção de medidas de proteção, por outras razões não estatísticas. Podem ser, por exemplo, regulamentos obrigatórios ou considerações pessoais uma vez que alguns fatores não podem ser avaliados: o desejo de evitar risco de vida ou fornecer aos ocupantes de um edifício uma certa segurança. Nestes casos, podem requerer a utilização duma proteção, mesmo que o nível de risco calculado seja inferior ao nível tolerável.

Em função do nível de proteção contra descargas atmosféricas necessário, deve-se desenvolver um projeto para determinar o posicionamento dos captores, as trajetórias dos condutores de descida e a localização e o tipo de ligação à terra. Devem ser tomadas em consideração as restrições de arquitetura da edificação a ser protegida, durante o projeto do SPDA. Este fato pode implicar em reduzir significativamente a eficácia do sistema a ser utilizado.

Convém que essas considerações sejam baseadas nos dados disponíveis, incluindo os seguintes: forma e inclinação dos telhados; material do telhado, paredes e da estrutura interna; as partes metálicas do telhado e grandes elementos metálicos externos, tais como: tubulações de gás, equipamentos de ar condicionado, escadas, antenas, depósitos de água, etc. Também devem ser considerados os componentes metálicos dos telhados como calhas, algerozes e tubos de queda pluviais, bem como  partes proeminentes da estrutura e o material que eles compõem (condutor ou não).

De uma maneira geral, deverá ser considerada no projeto a presença de objetos e estruturas metálicas localizadas sobre a cobertura da edificação a ser protegida. Um PDI é caracterizado pela sua eficácia ΔT, determinada através do ensaio de avaliação (Anexo C). O valor máximo de ΔT permitido é de 60 us, mesmo quando o valor dos resultados dos ensaios é superior.

O raio teórico de proteção de um PDI é determinado pela equação apresentada no item 5.2.3.2 da NP 4426, onde:

Rp é o raio de proteção a ser determinado

h é a diferença de altura entre captor e o ponto mais alto da edificação a ser protegida. A equação é válida somente para valores de h iguais ou inferiores a 5 metros.

D é o raio da esfera rolante, em relação ao Nível de proteção considerado.

ΔT é o tempo de antecipação do PDI em relação a uma ponteira simples, em microssegundos. É a característica principal do captor a ser utilizado.

 

(clique na imagem para uma melhor visualização)

“Em termos práticos, o raio teórico de proteção de um captor ESE (PDI) pode chegar até 79 metros, dependendo do nível de segurança escolhido, do tempo de antecipação ΔT do captor utilizado e da altura de instalação do mesmo em relação ao ponto mais alto da edificação a ser protegida. Hoje, o PDI está sendo utilizado no mundo inteiro porque oferece um custo reduzido e um raio de proteção maior permitindo, por exemplo, a proteção de áreas abertas tais como campos de futebol, áreas de lazer, praias, estacionamentos, clubes, minerações, campos de golfe, etc. A tecnologia PDI é uma opção e alternativa largamente utilizada e comprovada que permite uma proteção onde seria difícil ou até impossível com sistemas convencionais”, complementa Hélio Blauth.

Igualmente, há a Norma Regulamentadora nº 10 (NR 10), constante da Portaria nº 598 de 07/12/2004 do Ministério do Trabalho e Emprego (MTE), que estabelece os requisitos e condições mínimas para a implementação de medidas de controle e sistemas preventivos de acidentes com eletricidade. Hoje, observa-se uma grande quantidade de acidentes de trabalho que vem ocorrendo nesta atividade, principalmente com mortes de trabalhadores que lidam com alta tensão e a terceirização de trabalhadores tem contribuído muito para a elevação de acidentes.

Ela se aplica às fases de geração, transmissão, distribuição e consumo, incluindo as etapas de projeto, construção, montagem, operação, manutenção das instalações elétricas e quaisquer trabalhos realizados nas suas proximidades, observando-se as normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na ausência ou omissão destas, as normas internacionais cabíveis.

Hayrton Rodrigues do Prado Filho é jornalista profissional, editor da revista digital Banas Qualidade e editor do blog Qualidade Onlinehayrton@hayrtonprado.jor.br

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