Ensaios de medição para se comprovar a eficácia de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas.

Procedimentos de medição de continuidade e de aterramento e laudo técnico.

Eng. Ms. Richard R. Springer.

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da Universidade Trisul


Ensaios de medição são fundamentais para se comprovar a eficácia de Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) estruturais, garantindo assim a continuidade elétrica em pilares, vigas e lajes. 

A ideia de se utilizar a ferragem do concreto armado com a finalidade de condução e dispersão para corrente de raios em descidas pode ser realizada desde que as ferragens do concreto armado dos pilares vigas e lajes sejam conectadas entre si por meio de solda elétrica ou exotérmica e conexões mecânicas de pressão, para garantia dessa continuidade e da equipotencialização da estrutura. 

Muito embora o modelo acima, usualmente tem-se utilizado o sistema composto por anéis horizontais executados no perímetro das lajes do prédio, conectados aos con- dutores verticais no interior dos pilares, ambos em barra dedicada para este fim, qual seja uma barra de aço galvanizada a fogo adicional às ferragens existentes, haja vista a dificuldade do empreiteiro da obra civil em garantir a continuidade elé- trica vertical das ferragens no modelo anterior. 

Essa barra comercialmente conhecida como re-bar (do inglês Reinforcing Bar), tem a suposta função específica de garantir a continuidade desde o solo até o topo do prédio, a qual deve ser executada com comprimento de sobreposição equivalente a vinte diâmetros. Isso se aplica em armaduras de pilares, lajes e vigas. Essas conexões deverão ser repetidas em todas as lajes, com todos os pilares que pertencem ao corpo do prédio. 

Importante de faz lembrar, conforme subitem 6.2.4 que os todos os elementos metálicos externos à estrutura a ser protegida podem ser afetados quando da instalação do SPDA, portanto, ligações equipotenciais com as partes metálicas externas devem ser consideradas durante o projeto de tais sistemas, em condutores de Cobre (16 mm2) e Alumínio (25 mm2). Os valores mínimos para os condutores que ligam as instalações metálicas internas, tais como caixas de passagem, painéis de quadros elétricos, tubulações de gás, incêndio etc, aos barramentos de equipotencialização (BEL) seriam Cobre (6 mm2) e Alumínio (10 mm2). 

Se for necessária a proteção contra surtos de sistemas internos, deve-se usar uma “proteção com DPS coordenados” de acordo com os requisitos da ABNT NBR 5419-4 e da ABNT NBR 5410. 

Por sua vez, a ABNT NBR 5419-3:2015, em seu Anexo F, descreve a metodologia de ensaio de continuidade elétrica de pilares e trechos de armadura na fundação, mas nem sempre é realizado pelo empreiteiro, utilizando medições da impedância das ferragens com a utilização de um microhmímetro. 

Segundo essa norma todos os pilares que serão conectados ao subsistema de captação devem ser individualmente verificados, a menos que, durante a me- 

dição de edificações extensas (perímetros superiores a 200 m), e que a medição em pelo menos 50 % do total de pilares a serem utilizados resultar em valores na mesma ordem de grandeza, e que nenhum resultado seja maior que 1 Ω, o número de medições pode ser reduzido. 

Medições cruzadas, ou seja, parte superior de um pilar contra parte inferior de um outro pilar, devem ser realizadas para verificar interligações entre pilares. 

Medições somente na parte inferior são necessárias para verificação da continuidade de baldrames e trechos da fundação. 

Medições em trechos intermediários dos pilares são necessárias para verificação de eventuais pontos de descontinuidade na armadura. 

Os pontos de conexão do subsistema de captação com o pilar devem ser os mesmos utilizados nos ensaios. 

Conforme subitem 5.5.3 dessa norma técnica, os pontos de conexão de medição a serem executados nas junções entre a barra dedicada dos pilares e eletrodos de aterramento, equidistantes em termos de afastamento horizontal de no míni- mo 5 m (Classe do SPDA I), 10 m (Classe II), 15 m (Classe III), 20 m (Classe IV), cuja altura sugerida é de 1,5 m a partir do solo, sobre os quais, se recomenda serem executados por meio de Aterrinsert, bem como embutidos em caixas de inspeção de modo a proporcionar fácil acesso para realização dos ensaios, as quais em uso normal devem permanecer fechadas e capaz de serem abertas apenas com o auxílio de ferramenta, quando da realização das medições de ater- ramento. 

Conforme subitem 5.4.1 e 5.4 3, o eletrodo de aterramento e ou malha de aterramento em anel, executado em condutor de cobre nu de 50 mm2, enterrado na profundidade de no mínimo 0,5 m, posicionado à distância aproximada de 1 m ao redor das paredes externas do corpo do prédio, e portanto, próximo aos pontos de conexão de medição, instalado em até 50 cm de profundidade do solo, deve ser comum e atender à proteção contra descargas atmosféricas, siste- mas de energia elétrica e sinal (telecomunicações, TV a cabo, dados etc.).No caso da impossibilidade técnica da construção do anel externo à edificação, este pode ser instalado internamente. Para isto, devem ser tomadas medidas visando minimizar os riscos causados por tensões superficiais. 

Permite a norma acima que as armaduras de aço interconectadas nas fundações de concreto, ou outras estruturas metálicas subterrâneas disponíveis, podem ser utilizadas como eletrodos de aterramento, desde que sua continuidade elétrica seja garantida, portanto, as armaduras do concreto das vigas de fundação (baldrame) quando utilizadas como eletrodo de aterramento, devem ser tomados cuidados especiais nas interconexões para prevenir rachaduras do concreto. 

Retomando aos procedimentos para medição em campo, preconizados nes- sa norma técnica, após a conclusão do prédio, ou para prédios já construídos, deve-se realizar a medição em cada um dos pilares, na parte mais alta, próxima à cobertura, e na parte mais baixa, próxima à fundação da edificação, utilizando 

uma ferramenta adequada para abertura das caixas e passagem onde se encon- tram as conexões de medição junto ao pilares, a conexão de um cabo bipolar de extensão compatível com a altura do prédio. Neste caso a malha ou anel de ater- ramento deverá ser desconectada dos condutores de descida, e todos os pilares devem ser individualmente verificados. 

A medida deve ser realizada com aparelhos que forneçam corrente elétricas entre 1 A e 10 A, com frequência diferente de 60 Hz e seus múltiplos, sendo capaz de, ao mesmo tempo que injeta esta corrente, medir a queda de tensão entre estes pontos. A resistência ôhmica obtida na verificação da continuidade é calculada dividindo-se a tensão medida pela corrente injetada. Importante notar que a corrente utilizada deve ser suficiente para garantir precisão no resultado. Segundo o preconizado no item 4.3 a resistência elétrica total obtida no ensaio final não pode ser superior a 0,2 Ω. Entretanto, conforme Anexo F, pode-se admitir que a continuidade das armaduras é aceitável, se os valores medi- dos para trechos semelhantes forem da mesma ordem de grandeza e infe- riores a 1 Ω, entretanto a medição da resistência junto ao barramento de equipotencialização principal (BEP), interligado e coordenado com outros barramentos de equipotencialização local (BEL), deve ser de no máximo 0,2 Ω. 

Considerando que o afastamento dos pontos onde se faz a injeção de corrente pode ser de várias dezenas de metros, o sistema de medida deve utilizar a confi- guração de quatro fios, sendo dois para corrente e dois para potencial evitando assim o erro provocado pela resistência própria dos cabos de ensaio e de seus respectivos contatos. Por exemplo, podem ser utilizados miliohmímetros ou micro-ohmímetros de quatro terminais, em escalas cuja corrente atenda às exi- gências anteriormente prescritas. Não é admissível, segundo a norma, a utili- zação de multímetro convencional na função de ohmímetro, pois a corrente que este instrumento injeta no circuito é insuficiente para obter resultados estáveis e confiáveis.

Continuidade das armaduras é aceitável, se os valores medidos para trechos semelhantes forem da mesma ordem de grandeza e inferiores a 1 Ω 

Fórmula para obtenção da resistência = X = V / I, onde X é a resistência, V = Potência e I = corrente injetada

A medição da resistência junto ao barramento de equipotencialização principal (BEP), interligado e coordenado com outros barramentos de equipotencialização local (BEL), deve ser de no máximo 0,2 Ω.

 

Em termos práticos, a realização desse ensaio de continuidade não é tarefa das mais simples, haja vista que além das medições acima devem ser realizadas as medições cruzadas, ou seja, entre pilares. 

Além dos ensaios anteriormente citados de continuidade, se faz necessária a medição de resistência de aterramento utilizando-se, como exemplo, o método da queda de potencial, realizado com um Terrômetro, conforme preconizado na ABNT NBR 15749:2009 - Medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo em sistemas de aterramento, o qual consiste, basicamente em fazer circular uma corrente por meio de um circuito compreendido pela malha de aterramento que queremos saber o valor da resistência ôhmica de aterra- mento, um trecho da terra e um eletrodo auxiliar de corrente. Simultaneamente deve-se mediar a tensão entre a malha e o terra de referência por meio de um eletrodo auxiliar de potencial.

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Tem-se ainda conforme essa norma o método de medição da resistência de aterramento realizado com o alicate terrômetro, conforme previsto no subitem 6.2.5 e Anexo E da norma técnica ABNT NBR 15749:2009 – Medição de resistência de aterramento e de potenciais na superfície do solo em sistemas de aterramento, medidor este que consiste em um gerador de cor-rente alternada, que aplica uma tensão numa bo-bina de N espiras, cujo núcleo ferromagnético em-volve o circuito fechado. 

 

Na prática a medição é realizada entre dois pontos de conexão de medição, sendo desconectada a malha de aterramento quando existente, caso contrário, no caso de um edifício com múltiplas descidas, pode se incorrer no erro de se estar me- dindo a resistência do laço fechado quando se en- volve a descida do SPDA 

 

A ABNT NBR 15749:2009, entretanto, estabelece os critérios e outros métodos de medição de resistência de sistemas de aterramento tal como da queda de potencial potenciais na superfície do solo que podem ser utilizados na medição anteriormente comentada, bem como os equipamentos compatíveis aos especi- ficados no Anexo C dessa norma. 

 

Quanto ao laudo técnico de medição de aterramento, esse deve ser elaborado conforme ABNT NBR 15749:2009, indicando a metodologia utilizada nas medi- ções de continuidade/aterramento, os instrumentos utilizados acompanhados de cópia do certificado de calibração no prazo adequado. Deve ser feito um mapa com os pontos da edificação onde as medições tanto de continuidade como a de resistência de aterramento foram realizadas, acompanhado de registro fotográ- fico da preparação e de todas as medições. Por fim deve indicar as eventuais não conformidades apuradas e as recomendações necessárias, através de em- presas independentes do serviço empreitado.

 

Por fim cabe a ressalva que a ABNT NBR 5419:3-2015, não preconiza que o valor da resistência de aterramento deve ser de aproximadamente 10 Ω, como na ABNT NBR 5419:2005. Deve-se sim obter a menor resistência possível, compatível com o arranjo do eletrodo, a topologia e a resistividade do solo local.