O Para-Raios, como funciona?

O para-raios é uma haste metálica pontiaguda colocada em um local bem alto e que está ligada a terra.

O para-raios foi construído por Benjamin Franklin. Ele é constituído por uma haste de metal ligada a terra por um fio condutor de cobre. Em sua extremidade superior existe uma coroa de quatro pontas, como mostra a figura abaixo, coberta por platina para suportar o forte calor gerado pela descarga elétrica.

A função básica de um para-raios é proporcionar um caminho seguro para a descarga elétrica. Quando o fio está ligado a terra, o para-raios faz com que a descarga seja conduzida até o solo.

Assim, podemos dizer que o para-raios nada mais é do que uma haste metálica pontiaguda colocada em um lugar bem alto e ligada a terra. Seu princípio de funcionamento se baseia no poder das pontas do condutor metálico.

Modelo de para-raios utilizado

Como atuam os para-raios

Uma nuvem eletrizada que esteja passando nas proximidades de um para-raios interage com ele, provocando indução eletrostática. Cargas elétricas de sinal contrário ao da nuvem são induzidas nas pontas metálicas do para-raios, e um forte campo elétrico vai se formando em suas vizinhanças.

O campo elétrico fica cada vez mais intenso, até ultrapassar a rigidez dielétrica do ar (3 x 106 V/m). Uma vez atingido o limite, o ar se ioniza, formando um caminho condutor até as nuvens. A partir desse momento ocorrem as descargas elétricas.

Princípio de funcionamento

Através do fenômeno eletrostático denominado poder das pontas, que é a grande concentração de cargas elétricas que se acumulam em regiões pontiagudas, quando o campo elétrico nas vizinhanças da ponta do para-raios atinge determinado valor, o ar em sua volta se ioniza e se descarrega através de sua ponta para o solo através de um fio de baixa resistividade, que é enterrado no solo e rodeado de pó de carvão .

Zona de proteção

Área de proteção de um para-raios.

 

Admite-se que a zona de proteção desse tipo de para-raios é igual a um cone com vértice na ponta da antena, raio no solo e altura equivalente do chão à ponta da antena. O vértice e a geratariz do cone forma um ângulo de 55º para estruturas com nível de proteção exigido para classe IV; para outros níveis este ângulo varia em função da altura do captor em relação ao solo (ver tabela - NBR-5419), conforme a figura ao lado. Para descobrir o raio de proteção de um para-raio, utiliza-se a formula onde H é a altura em metros e o ângulo em graus. Ou no modelo de fórmula Tang  = R / h
para raio vai teto.

 

Outros tipos

Para-raios de Melsens

Empregado para o mesmo fim que o para-raios de Franklin, o para-raios de Melsens adota o princípio da gaiola de Faraday. Consiste em envolver o edifício numa armadura metálica, aproveitando as linhas arquitetônicas para a passagem da trama: barras de ferro verticais e horizontais. No alto da construção, as barras verticais juntam-se em feixes, os quais se ligam ao solo, no outro extremo, por uma série de chapas de terra.

Para-raios em instalações elétricas

Na proteção de instalações elétricas, o para-raios, ou descarregador, é colocado num ponto da instalação em que se forme um máximo da onda de tensão elétrica. Na instalação, intercala-se um dispositivo que obrigue a onda de corrente elétrica, em quadratura com a onda de tensão elétrica, a ter uma inversão nesse ponto. Os tipos de para-raios empregados em instalações elétricas são: de antena, de rolos, de peróxido de chumbo e eletrolítico.

Inibidor de raios

    

Exemplo de inibidor de Raios (Lightning-Inhibitor) em um aeroporto.

 O inibidor de raios é um elemento de protecção que, ao contrário do para-raios, evita a formação do traçador através do qual se produz a descarga. Deste modo impede o processo natural de formação do raio numa área determinada.
Os para-raios tradicionais protegem as estruturas mas não podem evitar os efeitos negativos da indução electromagnética causada pela grande energia que se transmite durante a descarga, de que todos os aparelhos existentes, tanto eléctricos como telefónicos, informáticos, electrónicos, etc. se ressentem em maior ou menor medida, e que pode mesmo causar a sua completa destruição.
O inibidor de raios proporciona protecção não só contra os raios mas também contra os efeitos das induções electromagnéticas, dado que é capaz de evitar o processo natural de formação do raio na zona protegida.
A terra e a nuvem actuam como duas placas de um condensador, e quando a tensão entre placas aumenta suficientemente alcança-se um ponto de ruptura e produz-se o raio. O tempo de queda do raio é praticamente instantâneo, mas o processo de formação do traçador pode durar alguns minutos. O princípio físico de actuação do inibidor de raios está baseado na descarga deste condensador de forma controlada e constante durante esse tempo, através de um fluxo eléctrico da ordem dos miliamperes que se produz na sua cabeça para a ligação à terra em momentos de campo eléctrico "entre placas" elevado, situação que se apresenta quando há uma trovoada.

Riscos

 

Estudos da ICLP (International Conference on Lighting Protection) põe em dúvida a eficácia do sitema ESE (Early Streamer Emission), com o qual o inibidor de raios funciona. Testes confirmam que essa tecnologia pode não funcionar corretamente em meios naturais, em oposição aos testes realizados em laboratório. A ICLP critica ainda as instruções e a forma que essas são apresentadas pelo fabricante no manual desses produtos podendo prejudicar ainda mais o funcionamento do produto, quando utilizado por pessoas comuns. Na carta apresentado no site ofical, eles concluem dizendo que o uso do inibidor de raios não apresenta vantagem sobre o uso do para raios comum (..that the ESE technology does not offer any advantage or improved efficiency compared to normal lightning rods.).