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INSTALAÇÕES 
ELÉTRICAS E DE 
COMUNICAÇÃO
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Definir descarga atmosférica.
 > Descrever as características das malhas de aterramento.
 > Identificar os principais equipamentos de proteção contra descargas at-
mosféricas.
Introdução
As descargas atmosféricas são um fenômeno natural impressionante e perigoso. 
Por um lado, é provável que elas possuam um papel fundamental na formação 
das moléculas orgânicas necessárias para a formação da vida na Terra (RAKOV; 
UMAN, 2003). Por outro, os raios são responsáveis por mais de 5.000 mortes por 
ano, em média, em todo o mundo (INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS 
[INPE], 2020). Sendo assim, desenvolver sistemas de proteção contra descargas 
atmosféricas é fundamental para a segurança de qualquer tipo de instalação 
suscetível a esse tipo de descarga.
Ao longo da história, algumas construções foram repetidas vezes danificadas 
por descargas elétricas. Por exemplo, o Campanário de São Marcos, em Veneza, foi 
destruído em 1417, novamente em 1489, e danificado com mais ou menos severidade 
Sistemas de 
proteção contra 
descargas 
atmosféricas
Leonardo Broering Groff
em 1548, 1565, 1653 e 1745. Com a instalação de para-raios, em 1766, inventados por 
Benjamin Franklin em 1752, a igreja nunca mais sofreu danos (UMAN, 1987). Outras 
construções, como a Catedral de Genebra, foram construídas acidentalmente com 
proteções contra raios, ao ter, em seus telhados, estruturas metálicas aterradas. 
Hoje em dia, a utilização de medidas de proteção contra descargas atmosféricas 
é praticamente onipresente.
Neste capítulo, você vai conhecer os tipos e as etapas de uma descarga at-
mosférica, as características das malhas de aterramento e sua importância em 
uma instalação elétrica, bem como os principais equipamentos e técnicas de um 
sistema de proteção contra descargas atmosféricas.
Descargas atmosféricas
As descargas atmosféricas sempre intrigaram os seres humanos, inspirando 
medo e respeito, e tendo um papel fundamental na mitologia. Os gregos atri-
buíram os raios a Zeus, o deus dos céus e dos trovões, que os utilizava como 
forma de punição ou contra seus inimigos, e o mesmo pode ser dito sobre 
seu equivalente romano, Júpiter. Já na mitologia nórdica, o responsável era 
o deus Thor, que gerava raios quando batia em sua bigorna com o martelo. 
Os povos indígenas brasileiros, por sua vez, acreditavam que os raios eram 
lançados por Tupã sobre homens dominados por maus espíritos (MEDEIROS; 
SOUZA; SABA, 2019). 
Na Europa medieval, os sinos das igrejas comumente traziam a inscrição 
em latim fulgura frango, que, em tradução livre, significa “eu quebro relâm-
pagos”, e era uma prática comum soar esses sinos durante tempestades para 
dispersar os raios. Essa prática, no entanto, era bastante perigosa, visto que 
em um período de apenas 33 anos, 386 campanários de igrejas teriam sido 
atingidos, levando ao óbito 103 tocadores de sinos, segundo Schonland (1964, 
apud RAKOV; UMAN, 2003).
Foi apenas com os avanços no estudo do eletromagnetismo que os fenôme-
nos de descargas atmosféricas começaram a ser mais bem compreendidos. No 
século XVIII, Benjamin Franklin demonstrou, por meio de diversos experimen-
tos, que os raios eram descargas elétricas e que eram atraídos por condutores 
pontiagudos aterrados, inventando assim o para-raios, em 1750, que pode 
ser visto como a primeira aplicação prática do estudo do eletromagnetismo, 
cerca de 50 anos antes da invenção da bateria elétrica (UMAN, 1987). Na Figura 
1, vemos para-raios aplicados nas torres de uma igreja.
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas2
Figura 1. Igreja com para-raios atingida por uma descarga atmosférica.
Fonte: Adaptada de Audet (2014).
Tipos de descargas
As descargas atmosféricas podem ser primariamente classificadas como 
descargas nuvem-nuvem e descargas nuvem-solo. As descargas nuvem-nuvem 
são aquelas que ocorrem sem interação com o solo, seja no interior de uma 
nuvem ou partindo de uma nuvem para outra (BAZELYAN; RAIZER, 2000). Como 
esse tipo de descarga representa poucos riscos às edificações, será dado um 
enfoque maior às descargas nuvem-solo.
As descargas atmosféricas nuvem-solo podem ser classificadas de acordo 
com a sua polaridade e a sua direção, podendo ser descendentes, quando 
se originam nas nuvens, ou ascendentes, quando se originam no solo, e 
negativas, quando transportam cargas negativas para o solo, ou positivas, 
quando transportam cargas positivas para o solo (Figura 2).
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas 3
Figura 2. Tipos de descargas atmosféricas: (a) descarga descendente negativa; (b) descarga 
ascendente negativa; (c) descarga descendente positiva; (d) descarga descendente positiva.
As descargas descendentes negativas são as mais comuns, devido à 
tendência de acúmulo de cargas negativas na parte inferior das nuvens e de 
cargas positivas na parte superior, e são responsáveis por cerca de 90% do 
total de descargas atmosféricas nuvem-solo. As descargas descendentes 
positivas são mais raras.
Já as descargas ascendentes ocorrem apenas a partir de edifícios muito 
altos, em geral, que possuem mais de 100 m de altura. No caso das descargas 
ascendentes, a carga transportada é inversa à polaridade assumida, ou seja, 
uma descarga ascendente negativa transporta carga positiva do solo para 
as nuvens, enquanto uma descarga ascendente positiva transporta carga 
negativa do solo para as nuvens. Isso se deve ao fato de que a polaridade 
assumida da descarga se refere à carga efetiva transferida da nuvem para o 
solo; assim, a saída de cargas negativas do solo para a nuvem é equivalente 
à entrada de cargas positivas no solo, vindas da nuvem, e vice-versa.
Características e etapas de uma descarga 
atmosférica
Segundo Bazelyan e Raizer (2000), uma descarga atmosférica nuvem-solo é 
composta por diversas etapas, descritas a seguir.
Primeiro, ocorre a formação e a propagação de um canal de plasma, por 
meio de um líder escalonado. Nessa etapa, que se inicia em uma região onde o 
campo elétrico é suficiente para ionizar o ar por meio de colisões de elétrons, 
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas4
o líder segue um caminho tortuoso através de uma intensa ionização do ar 
à sua frente, transformando o ar isolante em plasma altamente condutivo. 
Esse processo é relativamente lento, podendo levar mais de 20 ms para que 
o líder se aproxime do solo, e comumente várias ramificações podem surgir, 
como pode ser visto nas Figuras 3a e 3b. Durante essa etapa, a corrente 
média é da ordem de 100 A, e a velocidade de propagação é da ordem de 2 × 
105 m/s (RAKOV; UMAN, 2003).
Quando o líder se aproxima do solo, um intenso campo elétrico é formado, 
levando à quebra da rigidez dielétrica do ar, permitindo a formação de um ou 
mais contralíderes ascendentes no solo. O contato entre esses dois líderes 
inicia a descarga de retorno, uma poderosa descarga com um elevado pico 
de corrente, que percorre o canal de plasma formado pelo líder escalonado. 
Devido à grande corrente, ocorre aumento de temperatura, dando origem a 
um intenso clarão (relâmpago) e uma forte onda de choque (trovão) devido à 
expansão dos gases em torno do raio. A descarga de retorno pode ser vista 
na Figura 3c. Durante essa etapa, a corrente média pode ultrapassar os 100 
kA, e a velocidade de propagação da descarga é da ordem de um terço da 
velocidade da luz (RAKOV; UMAN, 2003). 
Finalmente, após a descarga de retorno, o raio pode chegar ao seu final, 
ou um novo líder pode se formar enquanto ainda há um canal de plasma 
formado, caso ocorram movimentações de carga suficientes dentro da nu-
vem. Quando isso ocorre, o novo líder percorre diretamente o caminho de 
gás ionizado do líder anterior, e por isso é denominado líder contínuo, em 
vez de líder escalonado.
Os raios ascendentes, diferentemente, não apresentam descargas de 
retorno. Enquanto o canal se propaga, o potencial elétrico vai aumentando 
gradativamente até queo líder cesse o seu desenvolvimento no interior da 
nuvem. No entanto, caso haja descargas subsequentes, da nuvem para o 
solo, estas darão origem a descargas de retorno normalmente (BAZELYAN; 
RAIZER, 2000).
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas 5
Figura 3. Etapas de uma descarga: (a) início da descarga; (b) propagação do líder escalonado; 
(c) descarga de retorno; (d) líder contínuo.
Fonte: Adaptada de Anke (2020).
Malhas de aterramento
As malhas de aterramento de uma instalação elétrica são uma proteção fun-
damental contra choques elétricos e têm um importante papel na proteção 
contra descargas atmosféricas. Quando uma estrutura ou um equipamento 
encontra-se aterrado, qualquer possível corrente de falta percorrerá o cami-
nho até a terra, evitando que essa corrente circule através do corpo de uma 
pessoa (GEBRAN; RIZZATO, 2017). Além disso, o aterramento (Figura 4) serve 
para sensibilizar equipamentos de proteção (que podem não detectar uma 
falta caso todas as partes estejam isoladas, criando uma situação perigosa). 
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas6
Figura 4. Eletrodo e condutores de aterramento.
Fonte: RachenStocker/Shutterstock.com.
Subsistema de aterramento
O subsistema de aterramento é composto por todos os eletrodos e condutores 
de aterramento, independentemente de estarem ou não interligados. Para 
dispersar a corrente de descargas atmosféricas para a terra, a geometria e 
as dimensões do aterramento são fundamentais. É recomendado obter-se 
a menor resistência de aterramento possível, compatível com o arranjo do 
eletrodo, a topologia e a resistividade do solo, de modo a minimizar sobre-
tensões potencialmente perigosas. De acordo com Gebran e Rizzato (2017), 
os principais métodos de aterramento incluem:
 � haste simples crava no solo;
 � hastes alinhadas;
 � hastes em triângulo;
 � placas enterradas;
 � malha de terra.
Além disso, o autor citado também afirma que a opção mais eficiente é 
a malha de terra.
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas 7
A NBR 5419-4 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS [ABNT], 2015d), 
por sua vez, indica que é adequado um sistema combinado de aterramento 
e de equipotencialização, conforme apresentado na Figura 5.
Figura 5. Aterramento e equipotencialização.
Fonte: Adaptada de ABNT (2015d).
Assim, o subsistema de aterramento dispersa a corrente da descarga 
enquanto a malha de equipotencialização minimiza as diferenças de potencial 
na estrutura e reduz os campos magnéticos, aumentando a segurança e redu-
zindo o risco de danos a equipamentos ou indivíduos no interior da estrutura.
Integração dos aterramentos
Tendo em vista que as opções de eletrodos de aterramento e os métodos de 
equipotencialização da NBR 5410 (ABNT, 2004) e da NBR 5419-3 (ABNT, 2015c) 
são compatíveis, é recomendada a utilização conjunta dos aterramentos para 
a proteção contra choques e contra descargas atmosféricas. Segundo Creder 
(2016), a integração desses sistemas traz diversos benefícios, entre eles:
 � a equipotencialização de massas metálicas;
 � a unificação de referência da terra;
 � a redução da resistência de aterramento, tendo em vista uma maior 
área da malha.
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas8
No entanto, Creder (2016) reforça que a integração deve ser feita com os 
cuidados necessários para que não ocorram interferências indesejadas entre 
os sistemas integrados.
Sistema de proteção contra descargas 
atmosféricas
A NBR 5419-3 (ABNT, 2015c) prevê quatro classes de sistemas de proteção 
contra descargas atmosféricas (SPDA), de acordo com o nível de proteção 
conferida, indo da classe I, que proporciona a maior proteção, até a classe IV, 
que proporciona a menor proteção. Os valores numéricos para os diferentes 
métodos de projeto de SPDA dependem da classe de proteção adotada no 
projeto.
A escolha da classe de proteção adequada costumava ser realizada 
com base no tipo de edificação, mas, a partir da revisão da NBR 5419 
em 2015, essa escolha passou a ser feita por meio de cálculos de gerenciamento 
de risco. 
De acordo com a NBR 5419-3 (ABNT, 2015c), os elementos que compõem 
um SPDA são os subsistemas de captação, os subsistemas de descida e os 
subsistemas de aterramento. A seguir, os subsistemas de captação e descida 
são abordados com maior detalhe.
Subsistema de captação
O subsistema de captação é composto por hastes, condutores suspensos 
e condutores em malha distribuídos de forma a interceptar as descargas 
atmosféricas e minimizar a probabilidade de que elas penetrem na estrutura 
da instalação. Assim, é importante ressaltar que as hastes, também chama-
das de para-raios, são apenas uma parte do subsistema, complementadas 
pelos outros condutores. Os captores mais comumente utilizados são os do 
tipo Franklin, que são constituídos de uma haste com quatro pontas em sua 
extremidade, como você pode ver na Figura 6. 
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas 9
Figura 6. Captor Franklin e condutores de captação.
Fonte: MRYOUNGRISK/Shutterstock.com.
Além deles, são também utilizadas hastes sem as quatro pontas na sua ex-
tremidade e os captores ionizantes. Os captores ionizantes buscam antecipar 
a geração do contralíder ascendente em caso de uma descarga para garantir 
maior proteção. No entanto, é importante ressaltar que a NBR 5419-3 (ABNT, 
2015c) não faz qualquer distinção entre os tipos de captores e não contempla 
métodos de aumento do raio de proteção dos captores. 
Para garantir uma proteção adequada, é necessário seguir rigorosamente 
os critérios de posicionamento de captores apresentados na NBR 5419-3 (ABNT, 
2015c). Os captores devem ser sempre posicionados em cantos salientes, 
pontas expostas ou beiradas, em particular no nível superior de qualquer 
edificação. Segundo a norma, o posicionamento pode ser feito de acordo 
com três métodos distintos:
1. método do ângulo de proteção;
2. método da esfera rolante;
3. método das malhas.
O posicionamento de acordo com o método do ângulo de proteção será 
considerado adequado quando a estrutura a se proteger estiver totalmente 
contida no volume protegido, dado por um cone circular conforme a Figura 7.
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas10
Figura 7. Volume de proteção — método do ângulo de proteção.
O ângulo α é obtido em função da altura H e da classe de proteção do 
sistema, de acordo com o gráfico da Figura 8.
Figura 8. Ângulo de proteção α.
Fonte: ABNT (2015c, p. 31).
Caso a altura H seja superior ao valor final da curva de cada classe, o 
método do ângulo de proteção não é admitido.
O posicionamento de acordo com o método da esfera rolante será con-
siderado adequado caso uma esfera fictícia, cujo raio depende da classe do 
SPDA, de acordo com o Quadro 1, rolando ao redor e sobre a estrutura a ser 
protegida, não tocar em nenhum ponto dessa estrutura, apenas no subsistema 
de captação, conforme ocorre na Figura 9. Observe que ao se rolar a esfera 
ao longo da estrutura, apenas os pontos em vermelho, que são os captores, 
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas 11
tocam na esfera fictícia. Nesse caso, o posicionamento está adequado, e a 
estrutura azul está protegida.
Figura 9. Método da esfera rolante. A estrutura azul não é tocada pela esfera, apenas os 
captores.
Por fim, o método das malhas consiste em utilizar uma malha de condutores 
sobre uma superfície plana, com dimensões apresentadas no Quadro 1. Nesse 
caso, devem ser instalados condutores de captação em toda a periferia da 
estrutura, nas saliências da cobertura e nas cumeeiras dos telhados. Além 
disso, os condutores do sistema de captação devem ser projetados de forma 
que a corrente sempre encontre pelo menos dois caminhos para o subsistema 
de aterramento, e devem seguir o caminho mais curto e retilíneo possível 
da instalação. 
Quadro 1. Valores máximos para métodos de posicionamento de captores
Classe de SPDA I II III IV
Raio da esfera (m) 20 30 45 60
Afastamento 
da malha(m)
5 × 5 10 × 10 15 × 15 20 × 20
Fonte: Adaptado de ABNT (2015c).
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas12
Subsistema de descida
O subsistema de descida é o responsável por fornecer um caminho para a 
corrente fluir dos captores até o subsistema de aterramento. De acordo com 
a NBR 5149-3 (ABNT, 2015c), eles devem ser arranjados de modo a garantir 
diversos caminhos paralelos para a corrente elétrica e o menor comprimento 
possível para o caminho da corrente. Além disso, um condutor de descida 
deve ser instalado, preferencialmente, em cada canto saliente da estrutura.
Um ponto importante no projeto de instalações elétrica é o aproveita-
mento de condutores naturais como condutores de descida, respeitando os 
requisitos da norma. Nesse sentido, os seguintes condutores naturais podem 
ser aproveitados:
 � instalações metálicas com continuidade durável;
 � armaduras das estruturas de concreto armado eletricamente contínuas;
 � vigamento de aço da estrutura;
 � elementos metálicos da fachada com continuidade durável.
Necessidade da proteção contra descargas 
atmosféricas
O SPDA é um conjunto de medidas que visam reduzir os riscos associados a 
essas descargas. Assim, a necessidade da utilização de um sistema de pro-
teção é realizada levando-se em conta os riscos de perdas de valor social, 
que, segundo a NBR 5419-1 (ABNT, 2015a) são:
 � R1 — risco de perda de vidas humanas (ou danos permanentes);
 � R2 — risco de perda de serviço ao público;
 � R3 — risco de perda de patrimônio cultural.
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas 13
Esses riscos de perdas sociais, que podem ser calculados utilizando os 
procedimentos apresentados na NBR 5419-2 (ABNT, 2015b), são então compa-
rados com os riscos toleráveis (RT), e medidas de proteção devem ser tomadas 
sempre que os riscos excederem os valores toleráveis. De forma simplificada, 
o valor numérico de cada tipo de risco RX é dado por:
RX = NX × PX × LX
Onde:
 � NX é o número médio de eventos perigosos por ano;
 � PX é a probabilidade de danos devido a um evento perigoso;
 � LX é a perda consequente do dano.
Além disso, há ainda a perda L4, associada a perdas econômicas (danos 
à estrutura e aos equipamentos). Embora seja recomendado que as perdas 
financeiras sejam avaliadas para se adotar uma medida de proteção econo-
micamente viável, a obrigatoriedade de um SPDA depende apenas dos riscos 
de perdas sociais.
O procedimento completo para o cálculo de riscos e a composição 
de cada tipo de risco podem ser encontrados na NBR 5419-2 (ABNT, 
2015b), incluindo o método de cálculo do número médio de eventos (anexo A), 
a probabilidade de danos (anexo B) e os parâmetros de perdas (anexo C).
Referências
ANKE, P. [Descargas]. [S. l.], 2020. Disponível em: https://www.pexels.com/pt-br/vi-
deo/4159523/. Acesso em: 1 fev. 2021.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 5410: instalações elétricas 
de baixa tensão. Rio de Janeiro: ABNT, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 5419-1: proteção contra 
descargas atmosféricas–parte 1. Rio de Janeiro: ABNT, 2015a.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 5419-2: proteção contra 
descargas atmosféricas–parte 2. Rio de Janeiro: ABNT, 2015b.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 5419-3: proteção contra 
descargas atmosféricas–parte 3. Rio de Janeiro: ABNT, 2015c.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 5419-4: proteção contra 
descargas atmosféricas–parte 4. Rio de Janeiro: ABNT, 2015d.
Sistemas de proteção contra descargas atmosféricas14
AUDET, P. [Relâmpago igreja]. [S. l.], 2014. Disponível em: https://pixabay.com/pt/photos/
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BAZELYAN, E. M.; RAIZER, Y. P. Lightning physics and lightning protection. Boca Raton: 
CRC Press, 2000. 
CREDER, H. Instalações elétricas. 16. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
GEBRAN, A. P.; RIZZATO, F. A. P. Instalações elétricas prediais. Porto Alegre: Bookman, 2017.
INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS (INPE). Grupo de Eletricidade Atmosférica 
(ELAT). Proteção contra raios. Brasília, DF: INPE, 2020. Disponível em: http://www.inpe.br/
webelat/docs/Cartilha_Protecao_Contra_Raios_Brasil_2020.pdf. Acesso em: 1 fev. 2021.
MEDEIROS, D. S. F.; SOUZA, P. V. S.; SABA, M. M. F. A física dos relâmpagos: uma sequência 
didática referenciada na aprendizagem significativa de Ausubel. Latin-American Journal 
of Physics Education, Cidade do México, v. 13, n. 1, p. 9, 2019.
RAKOV, V. A.; UMAN, M. A. Lightning: physics and effects. Cambridge: Cambridge Uni-
versity Press, 2003.
UMAN, M. A. The lighting discharge. Mineola: Dover Publications, 1987.
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testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da 
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