Para-raios

Para-raios são hastes  metálicas pontiagudas feitas de cobre, alumínio ou aço. Costumam ser posicionados em lugares elevados, como no alto dos edifícios, a fim de proteger-lhes dos possíveis danos causados por raios.

Os para-raios são conectados à Terra por fios condutores, que oferecem um caminho de baixa resistência para as descargas elétricas atmosféricas (raios). O objetivo do para-raios, entretanto, não é o de atrair os raios para si, mas o de oferecer um caminho pelo qual eles possam atravessar, de modo a produzir a menor quantidade de danos possível.           

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Como funcionam os para-raios?

Em razão da enorme corrente elétrica transportada pelas descargas atmosféricas, os para-raios e os fios que os ligam à Terra devem ser feitos de metais condutores de baixa resistência elétrica, como cobre ou o alumínio, uma vez que, ao serem atravessados por grandes intensidades de corrente elétrica, os materiais dielétricos (isolantes elétricos), que são dotados de alta resistência elétrica, sofrem enormes danos em razão do efeito joule, podendo queimar ou até mesmo derreter.

Os para-raios são usados para direcionar as descargas elétricas atmosféricas para o solo.
Os para-raios são usados para direcionar as descargas elétricas atmosféricas para o solo.

A incidência das descargas elétricas pode causar danos a estruturas, equipamentos e, até mesmo, a pessoas e animais. Dessa forma, entender o funcionamento dos para-raios é de grande importância, especialmente no Brasil, que é o país com o maior número de descargas elétricas anuais, ultrapassando a marca de 50 milhões de raios todos os anos.          

Benjamin Franklin e os para-raios

Em 1752, os para-raios foram desenvolvidos por Benjamin Franklin (1706-1790), um importante cientista e político norte-americano. Na ocasião, Franklin empinou uma pipa com um fio metálico conectado e percebeu que as cargas elétricas das nuvens desciam pelo fio, comprovando que os raios eram correntes elétricas formadas na atmosfera.

Pouco tempo depois, Franklin mostrou que hastes metálicas ligadas à Terra poderiam ser usadas como condutoras de eletricidade e que, quando posicionadas acima ou ao lado de construções, poderiam protegê-las dos danos causados pelas descargas atmosféricas, criando, assim, os primeiros para-raios.           

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Tipos de para-raios

  • Para-raios de Franklin: são compostos de três hastes metálicas pontiagudas em sua extremidade, ligadas a um fio condutor conectado ao solo. É o tipo de para-raios mais usado em razão de sua grande eficiência em dissipar as descargas elétricas para o solo.
Os para-raios do tipo Franklin são os mais comuns.
Os para-raios do tipo Franklin são os mais comuns.
  • Para-raios de Melsens: apesar de ter a mesma finalidade dos para-raios de Franklin, esse tipo de para-raios funciona também como uma gaiola de Faraday, envolvendo as construções com uma malha de fios dotada de hastes metálicas, aterrada ao chão.
Os para-raios de Melsen envolvem as estruturas, formando uma gaiola de Faraday.
Os para-raios de Melsen envolvem as estruturas, formando uma gaiola de Faraday.
  • Para-raios radioativo: foram usados no Brasil entre 1970 e 1989, quando foram proibidos pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), uma vez que sua eficácia não pôde ser comprovada, nada justificava o uso de fontes radioativas, como o radioisótopo amerício-241, que emite radiação alfa e gama.

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Instalação de para-raios

A instalação de para-raios visa à segurança de edificações residenciais, comerciais, industriais e agrícolas. Para tanto, no Brasil, existe uma norma que define o dimensionamento e as regras para a instalação de para-raios, a NBR 5419. Em regiões em que há muitas chuvas, altos índices de raios e grande fluxo de pessoas, o uso de proteções contra as descargas elétricas é especialmente necessário.

De acordo com a NBR 5419, os para-raios devem atender a rigorosas especificações de corrente elétrica de descarga máxima suportada, corrente elétrica eficaz, tempo de descarga, tensão nominal, tensão máxima suportada, estabilidade térmica, entre outros. Os para-raios podem ser classificados com base em três parâmetros: corrente de descarga nominal, classe de serviço e características de proteção.

Qual é a altura mínima para instalar para-raios?

Os Sistemas de Proteção contra as Descargas Elétricas (SPDA) seguem diversas orientações de acordo com a NBR 5419, inclusive a altura mínima para a instalação dos para-raios. Tais orientações diferenciam-se de acordo com diversas características de cada estrutura. Dentre essas características, destacam-se:

  • Tipo de ocupação da estrutura: casas, indústrias, edifícios, escolas, hospitais.
  • Tipo de construção da estrutura: estrutura em aço, madeira, alvenaria, aço e outras.
  • Conteúdo da estrutura e efeitos indiretos das descargas atmosféricas: residências, subestações de energia, monumentos, escolas, hospitais.
  • Localização da estrutura: estruturas próximas de árvores mais altas, estruturas isoladas e mais altas que as árvores ao redor .
  • Topografia da região: planícies, colinas, montanhas.        

Unindo-se às características acima, é possível obter o nível de proteção adequado à estrutura, que pode ir de I a V. Na NBR 5419, há uma fórmula que é utilizada para calcular a média anual previsível de descargas elétricas a cada tipo de estrutura. O resultado indica a necessidade, ou não, da instalação de um SPDA.

Por fim, a altura de instalação dos captadores (pontas dos para-raios) deve estar de acordo com o nível de proteção calculado para a estrutura, variando de I a V, de acordo com a tabela mostrada abaixo:

Nível de proteção

Altura (em metros)

I

20

II

30

III

45

IV

60

Quantos metros o para-raios protege?

Os para-raios instalados em residências ou em quaisquer construções menores que 30 m de altura são capazes de proteger uma grande área em formato de cone, cujo raio é aproximadamente igual à sua altura. Nessa região, as chances de ser atingido por um raio são mínimas.

Em estruturas mais altas, como em torres e prédios, a proteção contra os raios é efetiva somente até a altura de 30 m a partir do solo. Nesse último caso, a área protegida tem o formato próximo ao de um cone com altura e raio similares, de aproximadamente 30 m.

Publicado por: Rafael Helerbrock

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