Por Rogério Moreira Lima
A ocorrência de uma descarga atmosférica durante um ato público realizado ao ar livre em Brasília, que resultou em pessoas feridas e hospitalizadas, trouxe novamente à atenção os riscos elétricos associados a eventos com grande concentração de público exposto a condições meteorológicas adversas. O episódio demandou diversos atendimentos médicos e internações, inclusive de participantes que não se encontravam no ponto exato atingido pela descarga, evidenciando que os efeitos de um raio podem se propagar para além do local de impacto direto.
Sob a ótica da engenharia elétrica e da segurança do trabalho, esse tipo de ocorrência se explica pelo fato de que a corrente associada a uma descarga atmosférica se propaga pelo solo e por estruturas metálicas próximas, criando diferenças de potencial capazes de provocar choques elétricos em pessoas que não tiveram contato direto com o ponto atingido. Esses mecanismos são conhecidos como tensão de passo e tensão de toque e representam riscos relevantes em ambientes abertos com grande circulação de pessoas.
No caso analisado, é tecnicamente plausível que os choques elétricos tenham resultado da combinação desses fenômenos. A corrente da descarga atmosférica, ao percorrer uma estrutura metálica, eleva seu potencial em relação ao solo, favorecendo a ocorrência de tensão de toque. Ao mesmo tempo, o espalhamento radial da corrente pelo terreno gera diferenças de potencial entre pontos próximos, caracterizando a tensão de passo. A sobreposição desses efeitos aumenta significativamente o risco de choque elétrico, especialmente em solos úmidos e em condições típicas de tempestades.
Proteção em áreas abertas
Para caracterizar a severidade das descargas atmosféricas, a ABNT NBR 5419:2015 estabelece valores de referência para a corrente de pico do raio, diferenciados conforme o tipo de impulso e o nível de proteção adotado. Para o primeiro impulso positivo, a norma considera correntes de pico máximas de até 200 kA para o nível de proteção I, 150 kA para o nível II e 100 kA para o nível III. Para o primeiro impulso negativo, os valores de corrente de pico são de 100 kA, 75 kA e 50 kA, respectivamente, para os níveis de proteção I, II e III. Nos impulsos subsequentes, característicos de descargas com múltiplos retornos, a NBR 5419 adota correntes de pico máximas de 50 kA para o nível de proteção I, 37,5 kA para o nível II e 25 kA para o nível III. A norma também define valores mínimos de corrente de pico considerados relevantes para o projeto dos sistemas de proteção, estabelecendo limites de 3 kA, 5 kA, 10 kA e 16 kA, respectivamente, para os níveis de proteção I, II, III e IV. Esses valores evidenciam que mesmo descargas atmosféricas enquadradas nos limites normativos envolvem correntes extremamente elevadas, capazes de se propagar pelo solo e por estruturas metálicas, gerando gradientes de potencial suficientes para provocar tensões de passo e de toque perigosas às pessoas, inclusive fora do ponto exato de impacto.
Eventos dessa natureza reforçam a necessidade de atenção aos riscos associados à realização de atividades em ambientes abertos. A exposição de aglomerações humanas a condições meteorológicas adversas, sobretudo em locais elevados ou que concentram estruturas metálicas de grande porte, envolve perigos conhecidos e amplamente estudados pela engenharia e pela área de segurança do trabalho.
Áreas naturalmente mais elevadas apresentam maior suscetibilidade à incidência de descargas atmosféricas. Esse risco é ampliado quando estruturas verticais metálicas são instaladas nesses ambientes, pois esses elementos oferecem um caminho de menor impedância para a corrente elétrica associada à descarga. Nessas situações, o risco coletivo não se restringe ao ponto de impacto, estendendo-se também ao entorno da estrutura.
A forma ramificada do relâmpago decorre diretamente da física do fenômeno. A descarga atmosférica ocorre quando o gradiente de potencial elétrico entre a nuvem e o solo supera a rigidez dielétrica do ar, que deixa de atuar como isolante e passa a permitir a condução da corrente elétrica. O ar se ioniza e o canal da descarga se estabelece de maneira progressiva e irregular, seguindo caminhos de menor resistência elétrica. A percepção do clarão antes do trovão se deve ao fato de a luz se propagar a uma velocidade muito superior à do som no ar.
Para compreender os efeitos desse fenômeno sobre as pessoas, é importante recordar um princípio básico da engenharia elétrica: a corrente elétrica só circula quando existe diferença de potencial. Por essa razão, pássaros pousados sobre um único condutor de uma rede elétrica energizada não sofrem choque, pois não há diferença de potencial significativa entre os pontos de contato de suas patas.
Nas redes de distribuição de energia elétrica, os condutores de fase operam com tensões elevadas em relação ao solo e ao neutro. Em sistemas típicos de distribuição em média tensão, como os de 13,8 kV, a tensão entre fases é de 13.800 volts, enquanto a tensão entre fase e neutro é de aproximadamente 7.967 volts. Essa diferença decorre do fato de o sistema ser trifásico, composto por tensões senoidais defasadas de 120 graus entre si, o que resulta em uma tensão maior entre fases do que entre fase e neutro. Ainda assim, enquanto o animal permanece em contato com apenas um único condutor e não estabelece um caminho elétrico entre pontos submetidos a potenciais diferentes, não ocorre a circulação de corrente elétrica através do seu corpo.
Quando um raio atinge o solo, uma estrutura ou um sistema de aterramento, a corrente de elevadíssima intensidade se espalha radialmente pelo terreno, criando gradientes de potencial tanto no solo quanto nas partes metálicas conectadas. Nesse contexto, pessoas podem estar simultaneamente em contato com pontos submetidos a potenciais diferentes, favorecendo a circulação de corrente elétrica através do corpo.
A diferença de potencial entre dois pontos do solo separados aproximadamente pela distância de um passo humano é denominada tensão de passo. Quando uma pessoa se encontra com os pés apoiados em pontos com potenciais distintos, essa diferença pode forçar a circulação de corrente elétrica através do corpo, provocando choque elétrico mesmo sem contato direto com o local atingido. De forma complementar, a tensão de toque ocorre quando uma pessoa entra em contato com uma parte metálica momentaneamente energizada pela descarga atmosférica, enquanto permanece em contato com o solo.
Redução de riscos
Para reduzir o risco associado à tensão de passo, recomenda-se evitar deslocamentos amplos durante tempestades elétricas. Quando o movimento for inevitável, a orientação técnica é manter os pés juntos, reduzindo ao máximo a diferença de potencial entre os pontos de contato com o solo, o que minimiza a circulação de corrente elétrica através do corpo. Da mesma forma, deve-se evitar tocar ou permanecer próximo a estruturas metálicas, como grades, cercas, postes, guindastes e outros elementos condutores, que podem se encontrar temporariamente energizados em decorrência da descarga atmosférica.
Os mecanismos de proteção contra descargas atmosféricas são tratados de forma sistemática pela ABNT NBR 5419, norma que estabelece que o risco associado a esses eventos deve ser avaliado considerando diferentes tipos de perdas potenciais. Entre elas estão o risco de perda de vida humana, o risco de interrupção de serviços ao público, o risco de danos ao patrimônio cultural e o risco de perdas econômicas. A norma deixa claro que o risco não se limita ao ponto exato de impacto da descarga, abrangendo também eventos que atinjam estruturas, ocorram em suas proximidades ou afetem pessoas em áreas abertas associadas a essas estruturas.
A análise de ocorrências relacionadas a descargas atmosféricas não deve se restringir ao ponto exato do impacto. É tecnicamente indispensável verificar se as estruturas existentes nas proximidades atendem aos requisitos normativos, especialmente no que se refere ao aterramento e à equipotencialização. Pessoas presentes em áreas abertas associadas à estrutura devem ser consideradas sempre que o risco decorre da existência dessa estrutura.
As descargas atmosféricas não são fenômenos imprevisíveis ou abstratos. Tratam-se de eventos físicos bem caracterizados, abordados por normas técnicas consolidadas e amplamente aplicadas. A engenharia e a segurança do trabalho dispõem de soluções eficazes para a redução de riscos quando o conhecimento técnico é incorporado ao planejamento e à tomada de decisões.
Diante da magnitude desses fenômenos, a proteção efetiva não está na reação, mas na prevenção, baseada em engenharia, planejamento responsável e respeito às condições meteorológicas. Ignorar esse conhecimento significa aceitar riscos que a engenharia já sabe como reduzir.
Foto: arquivo pessoal
Engenheiro Eletricista
ABTELECOM, ABEE, ABRACOPEL, CREA-MA, AMC, SENGE-MA, CEM e UEMA
