Cálculo do volume protegido por um Para-raios com Dispositivo de Ionização (PDI): duas formas válidas com resultados idênticos

A proteção contra o raio em edifícios é crucial para evitar danos pessoais, materiais e económicos. Um para-raios com Dispositivo de Ionização (PDI) é um dispositivo de alta tecnologia que se caracteriza por responder à aproximação do raio, antecipando a sua captura em relação aos outros elementos dentro da sua zona de proteção, a fim de conduzir a corrente de descarga em segurança à terra. Para cumprir a sua função, devem ser instalados após o cálculo do seu raio de proteção, de modo a proteger os elementos desejados, uma operação que pode ser realizada utilizando dois métodos diferentes, mas com resultados idênticos: os propostos pela norma UNE21186 e pelo Código Técnico de la Edificación (CTE). Contudo, uma interpretação errónea desta última pode ser perigosa.

O atual Código Técnico de la Edificación (CTE) inclui desde a sua publicação em 2006 uma secção (SUA 8) sobre proteção contra raios, com um cálculo básico do risco e uma série de instruções de instalação. Inclui também um método para calcular o volume protegido por um para-raios com dispositivo de ionização (PDI). É um método gráfico e, neste especto, difere da forma como é calculado na norma internacional para este tipo de para-raios (UNE21186 – Proteção contra o raio: Para-raios com dispositivo de ionização), onde é proposto um método analítico utilizando uma fórmula.

No entanto, os resultados são idênticos para qualquer para-raios, altura e nível de proteção. Não existe um raio de proteção de acordo com o CTE e um diferente de acordo com a norma UNE21186, apesar de aparecer em muita documentação e medições comerciais. Esta confusão provém de uma interpretação incorreta do CTE. O resultado desta interpretação errónea, sobrestima a proteção do para-raios, assumindo que a sua proteção é máxima ao nível da cobertura, o que não é verdade, e pode, portanto, deixar áreas particularmente vulneráveis desprotegidas.

O que diz o CTE

A confusão acerca das aparentes diferenças entre os dois métodos tem a sua origem no ponto B.1.1.2 do SUA 8 do CTE, que estipula:

a) Abaixo do plano horizontal situado 5 m abaixo da ponta, o volume protegido é o de uma esfera cujo centro está situado na vertical de uma ponta a uma distância D e cujo raio é:

R = D+ΔL

sendo

R o raio da esfera em m que define a zona protegida.

Este R é confundido com o raio de proteção quando, como explicado, é o raio da esfera que define o volume protegido. Apenas a fórmula é analisada, ignorando a frase que a introduz e a que se lhe segue no ponto b:

b) acima deste plano, o volume protegido é o de um cone definido pela ponta de captação e o círculo de intersecção entre este plano e a esfera.

Além disso, este R é tomado como o raio para qualquer altura, como se o volume protegido fosse um cilindro em torno do eixo do para-raios. É claro que não é este o caso. Na alínea b) é claro que acima de h=5m o volume protegido é um cone. E, como se afirma na alínea a), acima desse plano, é uma esfera.

O que diz a norma UNE21186

A norma UNE21186 – Proteção contra raios: para-raios com dispositivo de ionização específica um método analítico para o cálculo do volume protegido utilizando a seguinte fórmula:

 

 

 

O resultado da aplicação desta fórmula é idêntico ao método gráfico do CTE, com uma exceção: a norma considera que os objetos a menos de 2 metros (em altura) do para-raios não estão protegidos, mas o CTE não menciona esta indicação.

De acordo com a norma UNE21186, o cálculo do raio de proteção não pode ser aplicado a tempos de avanço superiores a 60µs, mesmo que tenha sido obtido um resultado superior em laboratório.

Que raio pode um PDI proteger? Um exemplo gráfico

O raio de proteção de um PDI depende do seu tempo de avanço, do Nível de Proteção requerido pela estrutura e da altura do ponto em relação ao objeto a proteger. Para diferenças de altura inferiores a 5 metros o raio de proteção diminui muito rapidamente, pelo que deve ser dada especial atenção à proteção de objetos na cobertura e nos cantos do edifício.

No exemplo seguinte, o cálculo do risco determinou que o edifício requer o Nível de Proteção 3 (D = 45m), e a distância até ao ponto mais afastado é de 57 metros. De acordo com a interpretação errada, seria necessário um para-raios de ΔL = R-D = 57-45 = 13 m. Portanto, um para-raios de Δt = 15µs seria suficiente.

Mas não é isto que o CTE prescreve. A forma correta de efetuar o cálculo por métodos gráficos é esta:

esfera cuyo centro se sitúa en la vertical de la punta a una distancia D y cuyo radio es: R = D + ΔL

Na figura abaixo é claro que com o para-raios de 15µs o edifício não está protegido, é necessário um para-raios com um tempo de avanço mais longo, por exemplo 30µs:

A cobertura do para-raios é, como indicado no CTE, o tramo circunferencial até ao solo para h>5m, e um cone acima deste plano.

Na Aplicaciones Tecnológicas recomendamos sempre a instalação do para-raios de modo a que fique 6 metros acima da cobertura, a fim de proteger os objetos e os cantos do telhado, que são os que correm maior risco de serem atingidos por um raio. Como se pode ver no desenho anterior e na tabela seguinte, com uma diferença de menos de 5 metros o raio de proteção diminui muito, e a partir dessa altura o aumento não é muito importante.

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