INFORMAÇÕES E CONSIDERAÇÕES SOBRE NOVAS NORMAS IEC PARA PROTEÇÃO CONTRA RAIOS

Ed.57 - Outubro de 2010

Por Jobson Modena

De 6 a 16 de outubro aconteceu a 74ª reunião geral anual da IEC - International Electrotecnical Comission, em Seattle, nos Estados Unidos. Contando com a presença de cerca de três mil delegados, vários países participaram deste importante evento da normalização internacional que teve o intuito de analisar normas para incontáveis assuntos.

A convite do Comitê Brasileiro de Eletricidade (Cobei), com o apoio da Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI) e acompanhado pelo Dr. Hélio Sueta, secretário da comissão de estudos que revisa a ABNT NBR 5419:2005, estive presente nas reuniões dos grupos de manutenção (MT) e grupos de trabalho (WG) do comitê técnico (TC) 81, relacionados às normas IEC-62305-1 a 4: Lightning Protection e IEC-62561-1 a 8: Requirements for Lightning Protection System Components (LPSC).

Como o texto da ABNT NBR 5419:2005 está em revisão, esta oportunidade foi de muita valia, pois pudemos trazer para o Brasil as informações mais recentes sobre o assunto. Tivemos também a chance de estreitar o relacionamento técnico com os comitês e delegações de outros países, como Portugal, Espanha, Alemanha, França, Estados Unidos, Japão, Bélgica, Itália e Grécia, bem como participar da votação de vários assuntos que afetarão diretamente a proteção contra descargas atmosféricas no País, já que a revisão da ABNT NBR 5419 está fundamentada na IEC 62305.

Pessoalmente, achamos muito gratificante participar de grupos de trabalho que têm como meta principal o bem técnico comum e que conseguem transformar esse objetivo em eficiência, praticidade e disciplina nas reuniões, com consequente obtenção de resultados mais que satisfatórios no andamento dos trabalhos. Dessa forma, vários documentos foram revisados, outros encaminhados para retrabalho ou votação e muitas metas para 2011 e 2012 já foram traçadas.

Normas em questão, suas sessões e os grupos responsáveis na divisão do trabalho:

IEC 62305:2006: Protection against Lightning:
- parte 1: General Principles, assunto desenvolvido pelo MT-8;
- parte 2: Risk Management, assunto desenvolvido pelo MT-9;
- parte 3: Physical Damage to Structures and Life Hazard, assunto desenvolvido pelo MT-8;
- parte 4: Electrical and Electronic Systems within Structures, assunto desenvolvido pelo MT-3; e

IEC 62561 Ed. 1.0: Requirements for Lightning Protection System Components (LPSC), partes 1 a 8, assuntos desenvolvidos pelo WG-11.
- parte 1: Requirements for connection components;
- parte 2: Requirements for conductors and earth electrodes;
- parte 3: Requirements for isolating spark gaps (ISG);
- parte 4: Requirements for conductor fasteners;
- parte 5: Requirements for manholes and gaskets grounding electrode;
- parte 6: Requirements for lightning strike counters (LSC);
- parte 7: Requirements for enhancers of grounding;
- parte 8: Requeriments for insulating components;

Resumo dos trabalhos realizados

No MT-3, com participação do MT-8, foi aprovada a utilização do acrônimo SPM (Surge Protection Measures) para definir a parte das medidas de proteção contra surtos. Em primeira análise, pode parecer óbvio ao leitor essa aprovação, mas se abordarmos o assunto de forma mais criteriosa, poderemos ter a exata noção da importância que há na sutileza de uma simples sigla em um texto normativo. Acrônimos “concorrentes” rejeitados na votação:
- ESP (Electronic System Protection), por não se tratar apenas de medida de proteção para sistemas eletrônicos;
- SPS (Surge Protection System), pois não é um SISTEMA de proteção contra surtos;
- LPM (LEMP Protection Measures), por não serem medidas que protegem apenas contra impulsos magnéticos causados por raios;
- OM (Overvoltage Measures), pois o assunto não regula medidas de proteção contra todo o tipo de sobretensões.

Houve também uma série de discussões para utilização de interfaces isolantes entre níveis de proteção, coordenação de DPS com a corrente presumida de curto-circuito da rede no ponto da instalação, a reintrodução de assuntos dos antigos documentos IEC 61024 e IEC 61312, em que os DPSs classe I são categorizados por sua aplicação como “DPS para ligação equipotencial” ou “DPS limitadores de tensão”. Ainda foram discutidos o fornecimento de requisitos para a coordenação entre o nível de proteção dos DPS com a tensão suportável de impulso dos equipamentos, proteção de sistemas fotovoltaicos e turbinas eólicas, estudo para esclarecer como calcular o nível de proteção efetiva para um DPS de nível subsequente e cálculo para nível de proteção efetiva em casos onde o DPS é instalado em distâncias iguais ou inferiores a dez metros.

Revista: O Setor Elétrico

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Eletricidade na Atmosfera da Terra

O potencial elétrico da Terra

A Terra é um grande condutor esférico eletrizado negativamente tom carga avaliada em 580kC (-580 quilocoulombs = -580.000 C). Seu raio é de aproximadamente 6.400 km. Se a considerarmos isolada no universo e calcularmos o seu potencial próprio V, obteremos:

(em relação a um referencial no infinito).

No entanto, o potencial resultante na Terra sofre influência das car­gas elétricas dos corpos celestes vizinhos. As cargas elétricas separa­das por fatores humanos praticamente não produzem efeitos sensíveis sobre o potencial da Terra.

Para o homem, a Terra se comporta como um padrão invariável de potencial elétrico e, por isso, pode ser adotada como referencial de potencial.

Comumente, costuma se adotar o potencial da Terra igual a ZERO.

No interior de um Laboratório, quando um corpo possui potencial de +2kV em relação à Terra, eqüivale a dizer que ele tem 2kV acima do potencial da Terra.

Se ligarmos um corpo condutor eletrizado negativamente à Terra, haverá escoamento de elétrons deste para ela , até que a sua car­ga elétrica se anule.

A explicação é simples: o corpo eletrizado negativamente tem potencial negativo em relação à Terra. Devido à ddp, elétrons fluirão pelo fio terra, no sentido do menor para o major potencial. Quando o condutor se neutralizar, o seu potencial se igualará ao da Terra.

Por outro lado, se ligarmos à Terra um corpo eletrizado positivamente, haverá subida de elétrons desta para ele, até que se neutralize o corpo.

As ligações à Terra são muito usadas para proteger o homem con­tra o perigo de um choque elétrico ou mesmo uma descarga elétrica Por exemplo: um pára-raios é sempre aterrado, assim como um chuveiro elétrico, uma torneira elétrica, uma máquina de lavar roupas. Toda vez que ligamos à Terra uma armadura metálica garantimos que o seu potencial elétrico se anula.

Eletricidade na atmosfera

Num dia comum, de atmosfera calma, a partir da superfície terres­tre, nas proximidades desta e no sentido ascendente, o potencial elétrico aumenta na razão de aproximadamente 100 V por metro. Este fato nos permite concluir que existe um campo elétrico produzido pela Terra de intensidade E=100 V/m, orientado para baixo. 0 vetor campo elétrico voltado para a superfície ter­restre significa que nesta se distri­buem cargas elétricas negativas.

A presença de uma pessoa modifica a distribuição das superfícies eqüipotenciais conforme mostra a figura. 0 corpo humano é um condutor relativamente bom de tal modo que ele e a superfície terrestre formam uma superfície eqüipotencial. Assim, se a altura da pessoa for 1,80 m entre seus cabelos a seus pés, não existirá uma ddp de 180 V como se poderia imaginar.

Devido a existência de radiações de materiais radioativos, radiações ultravioleta a raios cósmicos, a atmosfera apresenta íons positivos e negativos.

O campo elétrico terrestre movimenta estes íons. Os íons positivos deslocam se no sentido do campo a atingem a superfície terrestre, na razão aproximadamente de 1.800 C por segundo. A carga da Terra, sendo negativa a avaliada em 580 000 C, com a chegada de 1.800 C/s (1800 A) , se neutralizaria em poucos minutos. Mas existe uma outra fonte de cargas negativas que atingem a Terra, mantendo sua carga negativa: são os tem­porais violentos com seus raios.

Estimativas mostram que caem cerca de 100 raios por segundo no planeta, transportando aproximadamente 1.800 C/s.

Experiências realizadas com na­ves e balões mostram que as nuvens de tempestades (responsáveis pelos raios) apresentam, geralmente, car­gas elétricas positivas na parte supe­rior e negativas na inferior.

Formação dos raios

As cargas positivas estão entre 6 e 7 km de altura, enquanto que as negativas, entre 3 e 4 km. A diferença de potencial entre a parte negativa da nuvem e a Terra varia entre 10 MV e 1 GV.

Para que uma descarga elétrica (raio) tenha início não há neces­sidade que o campo elétrico atinja a rigidez dielétrica do ar (3 MV/m), mas se aproxime dela (10 kV/m são suficientes).

0 fenômeno inicia se com uma primeira etapa: uma descarga piloto, de pouca luminosidade, na forma de árvore invertida, da nuvem para a Terra . Ela vai ionizando o ar.

Uma vez que a descarga piloto atinja o solo, tem início uma segun­da etapa: a descarga principal. Ela é de grande luminosidade, dirigida da Terra para a nuvem, tem velocidade da ordem de 30 000 km/s e a ela está associada uma corrente elétrica de intensidade variando entre 10 kA e 200kA. A descarga principal segue, aproximadamente, o caminho da descarga piloto que ionizou o ar. Normalmente, quando se menciona um raio, referimo nos à descarga principal. A ação destruidora dos raios deve se à elevada corrente da descarga principal. Ela provoca aquecimento (chegando às vezes ter conseqüência explosiva ou incen­diária) e efeitos dinâmicos devido à rápida expansão da massa de ar.

0 efeito luminoso do raio é denominado relâmpago e o efeito so­noro, que resulta do forte aquecimento do ar originando sua rápida expansão, é denominado trovão.

Há raios não só entre uma nuvem e a Terra, mas entre nuvens e entre as partes de uma mesma nuvem.

O pára-raios
0 objetivo principal de um pára raios é proteger uma certa região ou edifício ou residência, ou semelhante, da ação danosa de um raio. Estabelece se com ele um percurso seguro, da descarga principal, entre a Terra e a nuvem.

Um pára raios consta essencialmente de uma haste rnetálica dispos­ta verticalmente na parte mais alta do edifício a proteger. A extremidade superior da haste termina em várias pontas e a inferior é ligada à Terra através de um cabo metálico que é introduzido profundamente no terreno.

Quando uma nuvem eletrizada passa nas proximidades do pára-raios, ela induz neste cargas de sinal contrário. 0 campo elétrico nas vi­zinhanças das pontas torna se tão intenso que ioniza o ar e força a descarga elétrica através do pára-raios, que proporciona ao raio um caminho seguro até a Terra.

Fonte:http://www.fisica.net/eletricidade/eletricidadenaatmosfera.php

Raio,Relâmpago,Trovão e Para-Raio

Durante as tempestades violentas as nuvens se carregam intensamente de eletricidade. Saltam então faíscas gigantescas dessas nuvens para a Terra, ou entre duas nuvens próximas que tenham cargas de sinais opostos. Essas faíscas são os raios. Essa descarga elétrica arranca elétrons das moléculas dos constituintes do ar, isto é, ioniza essas moléculas. Quando se dá a ionização, que nesse caso é muito violenta, se produz luz. Essa luz é o relâmpago. A descarga aquece muito o ar por onde passa, e provoca uma dilatação rápida desse ar. Essa dilatação rápida produz um som forte, que é o trovão. A razão pela qual as nuvens se carregam de eletricidade não é bem explicada. Sabe-se que pequenas gotas d’água podem ser “quebradas” por um jato de ar, as gotas quebradas tornando-se positivas, e o ar negativo. Uma teoria da eletrização das nuvens admite então que as gotas de chuva são quebradas por ventos violentos; e que as gotas quebradas, sendo mais pesadas que o ar, sobem mais devagar que ele, permanecendo nas nuvens mais baixas. Essas nuvens mais baixas teriam então carga positiva, porque as gotas quebradas têm carga positiva. E as nuvens mais altas teriam carga negativa. Por isso os raios podem se dar de uma nuvem à outra, ou de uma nuvem à terra.   Choque de retorno   Quando uma nuvem fortemente carregada passa por cima de objetos altos que estão em comunicação com a terra como árvores, edifícios, postes, eles se eletrizam por indução. Depois que se dá o raio, mesmo que ele não atinja os objetos, estes escoam suas cargas rapidamente para a terra. Uma pessoa em contato com esses objetos, pode então levar um choque e ferir-se, mesmo sem ter sido atingida pelo raio. A esse fenômeno chamamos choque de retorno.   Para-raios Os para-raios protegem inteiramente os edifícios contra os raios. são barras de metal, de mais ou menos um metro de altura, que são colocadas nas partes mais altas dos edifícios, e ligadas à terra. Em vez de se colocar uma só barra, consegue-se uma proteção mais eficiente com várias barras colocadas mais ou menos a 4 metros uma da outra, todas ligadas à terra. Quando uma nuvem eletrizada passa perto do para-raio, por indução aparece nele uma carga elétrica de sinal oposto ao da nuvem. Então a carga da nuvem é atraída, dá-se o raio entre a nuvem e o para-raio, e assim a carga da nuvem é escoada para a Terra (fig. 34). A zona de proteção que o para-raios oferece é um círculo em torno do edifício de raio aproximadamente igual a duas vezes e meia a altura do edifício. Por exemplo, um edifício de 40 metros de altura oferece proteção dentro de um círculo ao seu redor de 100 metros de raio aproximadamente. O leitor pode comprovar muito facilmente a eficiência do para-raio com a seguinte experiência. Em uma casa de brinquedo coloque um bico de Bunsen, de maneira que a sua ponta saia pelo telhado como se fosse uma chaminé. Acima do telhado coloque uma chapa metálica, ligada a um terminal de uma máquina eletrostática. Quando a máquina eletrostática funciona, a placa metálica se eletriza, e salta uma faísca da placa ao bico de Bunsen. Essa faísca acende o gás do bico de Bunsen, (fig. 35a). Depois adapte ao telhado da casa uma barra metálica (para-raio) em comunicação com uma torneira que, como sabemos, é ligada à terra. Agora a faísca saltará à barra metálica, e não mais ao bico de Bunsen, que não mais se acende (fig. 35-b). Figura 35 Em dias de tempestade, em uma casa não protegida por para-raios é muito perigoso ficar-se perto de lareiras e chaminés, porque são “captadores de raio”. Se, por desventura, o leitor um dia se encontrar em campo aberto em plena tempestade, lembre-se de que é mais garantido molhar-se muito do que ficar em baixo de árvores ou qualquer outra coisa que possa funcionar como um “para-raios” inoportuno. Fonte: http://efisica.if.usp.br/eletricidade

Para-Raios (Animação Flash) - Conheça como funciona!

 Clique na imagem para acessar o link da animação:

Para raio atrai o raio ou não?

Por Jobson Modena

A idéia de se criar um captor ionizante com a utilização da radioatividade foi concebida originalmente em 1914 pelo físico húngaro J. B. Szillard, colaborador do casal de cientistas Pierre e Marie Curie.

Szillard ensaiou um captor Franklin contendo sal de rádio e constatou que quando esse dispositivo era colocado sob campo elétrico intenso, a corrente resultante era consideravelmente maior do que aquela medida utilizando-se um captor convencional. Este incremento de corrente, que criaria um caminho preferencial de atração para o raio, foi atribuído à ionização do ar provocada pelas partículas radioativas ali adicionadas. A forma proposta para obter o aumento da corrente elétrica foi, portanto, o conceito que incrementou várias iniciativas para fabricação dos captores providos com elementos radioativos.


Estes tipos de captores, utilizando Radium 226 ou Amerício 241, passaram a ser largamente utilizados em quase todo o mundo e chegaram ao Brasil nos anos 1970.


Com o passar do tempo, a maior eficácia em relação ao aumento do volume de proteção do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA), quando utilizados captores radioativos em detrimento dos convencionais, não foi tecnicamente comprovada, contrariando, assim, o princípio da justificativa de sua aplicação: “qualquer atividade envolvendo exposição à radiação deve ser justificada em relação a alternativas a produzir um benefício líquido positivo para a sociedade”. Este foi, aliás, o motivo pelo qual desde 19 de abril de 1989, por meio de uma resolução emitida pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), publicada no Diário Oficial da União de 09 de maio de 1989, foi proibida no Brasil a instalação de captores radioativos no SPDA, devendo os captores já instalados serem retirados em um prazo máximo de cinco anos.


Além da proibição legal, há a determinação da sessão 4.7 da ABNT NBR 5419:2005 para que qualquer SPDA que possua captores radioativos ou qualquer outro tipo de captor destinado a aumentar o volume de proteção do sistema seja retirado e redimensionado conforme um dos três métodos de captação até então normalizados.


Atenção, SPDA que possua captor radioativo é um Sistema ILEGAL de Proteção contra Descargas Atmosféricas. Similarmente, outros tipos de elementos captores que se comprometem a “atrair os raios” não estão normalizados no nosso país.

Fonte: www.osetroeletrico.com.br

O que é o para raios radioativo?

O que é o pára raios radioativo?

Há alguns anos atrás foram fabricados grandes quantidades de pára-raios que continham fixados em suas estruturas pequenas quantidades do elemento radiotativo 241-Am (Amerício-241) emissor alfa com meia vida de 432 anos. O princípio original do pára-raios era ionizar o ar e provocar um canal de descida para o raio. Este princípio é questionável porque justamente as emissões alfa não são suficientes para provocar este fenômeno e este tipo de pára-raios deixou de ser fabricado. A própria poluição ambiental (por exemplo a poeira) já é um fator limitante do seu funcionamento.

Para indentificá-los basta observar que são diferentes dos pára-raios tradicionais que possuem 4 pontas. Os pára-raios radioativos normalmente possuem anéis redondos, onde está fixado o material radioativo.

 Meu imóvel possue pára-raios radioativo. O que devo fazer?

A Resolução 04/89 de 19/04/89 da CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear), publicada no D.O.U. em 05/05/89, proíbe a utilização de materiais radioativos para fabricação de novos pára-raios, mas não obriga a retirada ou desativação daqueles já instalados e que se encontrem em bom estado de conservação.

É interessante porém fazer uma vistoria anual da conservação do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas - SPDA. Tal inspeção deve ser feita por um profissional/empresa legalmente habilitado pelo CREA e a inspeção deve comprovar que as instalações estão em conformidade com a norma brasileira NBR 5419 de 2001.

Havendo necessidade de melhorias, deve-se aproveitar para retirar os pára-raios radioativos e encaminhá-los para o depósito de rejeitos radioativos do CNEN, seguindo as normas para o transporte de materiais radioativos, sob o ponto de vista de radioproteção.

Mais informações sobre o assunto podem ser obtidas no site do CNEN, www.cnen.gov.br.

Fonte: CNEN - Comissão Nacional de Energia Nuclear.

Quando o SPDA é exigido?

O SPDA é exigido para estruturas especiais com riscos inerentes de explosão, tais como aquelas contendo gases ou líquidos inflamáveis requerem geralmente o mai alto nível de proteção contra descargas atmosféricas.

Para os demais tipo de estruturas deve ser feita uma avaliação de acordo com as critérios da Norma NBR 5419, mas em alguns casos a necessidade de proteção é evidente, como por exemplo:

a) locais de grande afluência de público;

b) locais que prestam serviços públicos essenciais;

c) área com alta densidade de descargas atmosféricas;

d) estruturas isoladas ou com altura superior a 25m;

e) estruturas de valor histórico ou cultural.

Fonte: Anexo B da NBR 5419:2001.

O que é SPDA e como deve ser feita sua implantação

A fim de se evitar falsas expectativas sobre o sistema de proteção, gostaríamos de fazer os seguintes esclarecimentos:
1 - A descarga elétrica atmosférica (raio) é um fenômeno da natureza absolutamente imprevisível e aleatório, tanto em relação às suas características elétricas (intensidade de corrente, tempo de duração, etc ), como em relação aos efeitos destruidores decorrentes de sua incidência sobre as edificações.
2 - Nada em termos práticos pode ser feito para se impedir a "queda" de uma descarga em determinada região. Não existe "atração" a longas distâncias, sendo os sistemas prioritariamente receptores. Assim sendo, as soluções internacionalmente aplicadas buscam tão somente minimizar os efeitos destruidores a partir da colocação de pontos preferenciais de captação e condução segura da descarga para a terra.
3- A implantação e manutenção de sistemas de proteção (pára-raios) é normalizada internacionalmente pela IEC (International Eletrotecnical Comission) e em cada país por entidades próprias como a ABNT (Brasil), NFPA (Estados Unidos) e BSI (Inglaterra).
4 - Somente os projetos elaborados com base em disposições destas normas podem assegurar uma instalação dita eficiente e confiável. Entretanto, esta eficiência nunca atingirá os 100 % estando, mesmo estas instalações, sujeitas a falhas de proteção. As mais comuns são a destruição de pequenos trechos do revestimento das fachadas de edifícios ou de quinas da edificação ou ainda de trechos de telhados.
5 - Não é função do sistema de pára-raios proteger equipamentos eletro-eletrônicos (comando de elevadores, interfones, portões eletrônicos, centrais telefônicas, subestações, etc ), pois mesmo uma descarga captada e conduzida a terra com segurança, produz forte interferência eletromagnética, capaz  de danificar estes equipamentos. Para sua proteção, deverá ser contratado um projeto adicional, específico para instalação de supressores de surto individuais (protetores de linha).
6 - Os sistemas implantados de acordo com a Norma , visam a proteção da estrutura das edificações contra as descargas que a atinjam de forma direta, tendo a NBR-5419 da ABNT como norma básica.
7 - É de fundamental importância que após a instalação haja uma manutenção periódica anual a fim de se garantir a confiabilidade do sistema. São também recomendadas vistorias preventivas após reformas que possam alterar o sistema e toda vez que a edificação for atingida por descarga direta.

O que é um raio

O raio é um fenômeno da natureza que desde os primórdios vem intrigando o homem, tanto pelo medo provocado pelo barulho, quanto pelos danos causados.
Para algumas civilizações primitivas o raio era uma dádiva dos deuses, pois com ele quase sempre vêm as chuvas e a abundância na lavoura. Para outras civilizações era considerado como um castigo e a pessoa que morria num acidente de raio , provavelmente havia irritado os Deuses sendo o castigo merecido. Havia também civilizações que glorificavam o defunto atingido por um raio, pois ele havia sido escolhido entre tantos seres humanos , com direito a funeral com honras especiais.
Após tantas civilizações o homem acabou descobrindo que o raio é um fenômeno de natureza elétrica e por isso deve ser conduzido o mais rapidamente possível para o solo, a fim de minimizar seus efeitos destrutivos.
O primeiro cientista a perceber que se tratava de um fenômeno elétrico foi Benjamin Franklin (1752), que na época afirmou que após a colocação de uma ponta metálica em cima de uma casa, esta atrairia  os raios para si e a edificação estaria protegida contra raios, caindo estes na ponta metálica. Após alguns anos, tomou conhecimento de edificações que tinham sido atingidas e o raio não haviacaído na ponta metálica. Assim sendo, reformulou sou teoria e afirmou que a ponta metálica seria o caminho mais seguro para levar o raio até o solo com segurança caso a ponta seja atingida por um raio. A partir daí começou-se a definir a região até onde esta ponta teria influência (séc. XVlll - Gay Lussac) e começou-se as esboçar os primeiros cones de proteção , cuja geratriz era função de um ângulo pré definido, resultando num cone com um raio de proteção.
Este ângulo foi reduzido com o passar dos anos e hoje é função do grau de exposição da edificação,bem como dos riscos materiais e humanos envolvidos. Para edificações residênciais até 20 m de altura o ângulo é de 45 graus, veja como definir o ângulo de proteção, na figura abaixo:

O fenômeno do raio

Os raios são produzidos por nuvens do tipo “cumulu-nimbus” e se formam por um complexo processo interno de atrito entre partículas carregadas. Á medida que o mecanismo de auto produção de cargas elétricas vai aumentando, dá-se origem a uma onda elétrica que parte da base da nuvem em direção ao solo buscando locais de menor potencial , ficando sujeita a variáveis atmosféricas, tais como pressão, temperatura, etc, definindo assim uma trajetória ramificada e aleatória.       
Essa primeira onda caracteriza o choque líder (chamado de condutor por passos) que define sua posição de queda entre 20 a 100 metros do solo. A partir deste primeiro estágio o primeiro choque do raio deixa um canal ionizado entre a nuvem e o solo que dessa forma permitirá a passagem de uma avalanche de cargas com corrente de pico em torno de 20 KA.
Após esse segundo choque violento de cargas passando pelo ar, provoca-se o aquecimento deste meio até 30.000 oC, provocando a expansão do ar (trovão).
Neste processo os elétrons retirados das moléculas de ar, retornam, fazendo com que a energia absorvida pelos mesmos na emissão, seja devolvida sob a forma de luz(relâmpago). Na maioria dos casos este mecanismo se repete diversas vezes no mesmo raio.

O que sabemos na atualidade

Com a nova edição da norma de pára-raios, NBR5419, datada de 2001 a eficiência dos Sistemas de Proteção foi substancialmente aumentada, não deixando nada a desejar em relação a normas de outros países, inclusive pelo fato desta ter tido a norma IEC como referência.

Atualmente existem três métodos de dimensionamento:
1) Método Franklin, porém com limitações em função da altura e do Nível de proteção (ver tabela);
2) Método Gaiola de Faraday;
3) Método da Esfera Rolante, Eletrogeométrico ou Esfera Fictícia.
O método Franklin, devido às suas limitações impostas pela Norma passa a ser cada vez menos usado em edifícios sendo ideal para edificações de pequeno porte.
O método da esfera Rolante é o mais recente dos três acima mencionados e consiste em fazer rolar uma esfera , por toda a edificação. Esta esfera terá um raio definido em função do Nível de Proteção,  Os locais onde a esfera tocar a edificação são os locais mais expostos a descargas. Resumindo  poderemos dizer que os locais onde a esfera toca, o raio também pode tocar , devendo estes serem protegidos por elementos metálicos (captores Franklin ou condutores metálicos).

Elaboração de projeto de qualidade

Tentaremos resumir os passos e cuidados a serem tomados na elaboração de projetos. Daremos inicialmente mais ênfase a prédios pois são as edificações mais complexas de dimensionamento e também as que em geral sofrem maiores danos principalmente no tocante a descargas laterais.
Ao projetar a captação o primeiro passo consiste em distribuir condutores metálicos pela periferia da edificação, com fechamentos de acordo com a tabela anexa distribuindo as descidas também de acordo com a tabela anexa. Deverá ser dada preferência para as quinas da edificação.
O uso de mastros com captores Franklin em prédios altos, visam a proteção localizada de antenas e outras estruturas existentes no topo da edificação, devendo o restante do prédio ser protegido pelos cabos que compõem a malha da Gaiola de Faraday.
As descidas deverão ser distribuídas ao longo do perímetro do prédio, de acordo com o nível de proteção (tab. anexa) com preferência para os cantos. Este espaçamento deverá ser médio e sempre arredondado para cima. Um cuidado deverá ser tomado ao especificar os condutores de descida , pois edificações com altura superior a 20 metros, estão expostas a descargas laterais, assumindo assim também a função de captor (cobre 35mm2 ou alumínio 70mm2 ) . Caso o prédio esteja com a estrutura de concreto executada e o reboco não tenha ainda sido iniciado, os cabos ( de cobre) poderão ser fixados por baixo do reboco, eliminando assim os efeitos estéticos indesejáveis.
Para edificações com a fachada já pronta , os cabos ( descidas e anéis de cintamento ) poderão ser  fixados diretamente sobre o acabamento. Neste caso , poderá ser usada a barra chata de alumínio minimizando substancialmente os efeitos estéticos.
Os anéis de cintamento deverão ser executados a cada 20 metros de altura , contados a partir do solo , até á captação , podendo também serem fixados por baixo do reboco (cobre) ou por cima do acabamento da fachada com cabo de alumínio ou barra chata de alumínio.
Quanto á malha de aterramento, o modo mais prático e seguro, consiste em circundar a edificação com cabo de cobre nu 50mm2 a 50 cm de profundidade, formando um anel fechado, e colocar uma haste de aterramento tipo “Copperweld” de alta camada ( 250μm ) em cada descida, conectada ao anel através de soldas exotérmicas .
A equalização de potenciais, como já foi mencionado, deverá ser executada no nível do solo, e no nível dos anéis de cintamento horizontal.

Instalação genérica em prédio

Tabela de dimensionamento

Nota 1 - O comprimento do módulo da malha de captação da gaiola, deverá ser no máximo igual ao dobro de sua largura de acordo com o nível de proteção.
Nota 2 - Para a escolha do nível de proteção, h é a altura da edificação em relação ao solo. Para verificação da área protegida, h é medido em relação ao plano horizontal a ser protegido.

Tabela de bitolas

Tabela para seleção do nível de proteção

Nível Proteção I

Edificações de explosivos, Inflamáveis, Indústrias Químicas, Nucleares, Laboratórios bioquímicos, Fábricas de munição e fogos de artifício, Estações de telecomunicações, usinas Elétricas, Indústrias com risco de incêndio, Refinarias, etc.

Nível Proteção II

Edifícios Comerciais, Bancos, Teatros, Museus, Locais arqueológicos, Hospitais, Prisões,  Casas de repouso, Escolas, Igrejas, Áreas esportivas.

Nível Proteção III

Edifícios Residenciais, Indústrias, Casas residenciais, Estabelecimentos agropecuários e Fazendas com estrutura em madeira.

Nível Proteção IV

Galpões de sucata ou conteúdo desprezível, Fazendas e Estab.Agrop. com estrut. em madeira.

Considerações finais

No caso de edificações muito perigosas (inflamáveis, produtos tóxicos, explosivos, etc.) deverá ser consultado um especialista para análise do grau de periculosidade , perigo para a vizinhança ,área de inalação de gases e até onde a ignição poderá ser iniciada. A classificação da tabela acima para indústria na nível III é genérica e deverá ser cuidadosamente observada tendo em vista existirem dentro de grandes indústrias, edificações com diferentes finalidades. Por exemplo: o escritório deve ser nível II, o galpão com inflamáveis deve ser ser nível I e o galpão de sucata pode ser nível IV. Uma visita ao local é necessária para se definir o nível de cada edificação.

fonte: TERMOTÉCNICA IND. COM. LTDA