Para-raios

O para-raios é um equipamento de segurança que fornece um caminho adequado para uma descarga elétrica. Ele funciona devido ao princípio do poder das pontas, em que as cargas elétricas se acumulam em nas pontas, atraindo os raios para que assim sejam conduzidos até o solo.

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Resumo sobre para-raios

• Os para-raios são dispositivos fabricados para conduzir o raio do topo das edificações até o solo.
• Funcionam pelo poder das pontas.
• Os tipos de para-raios são: o para-raios de Franklin, o para-raios de Melsens e o para-raios radioativo.
• Os para-raios fazem parte do sistema de proteção contra descargas atmosféricas.
• A altura mínima para colocar um para-raios depende da análise e cálculo do nível de proteção da estrutura.
• Caso os para-raios sejam mal fabricados ou mal instalados, os edifícios perdem a sua proteção contra os raios.
• Benjamin Franklin é considerado o criador dos para-raios.

O que é e para que serve um para-raios?

Os para-raios são uma ou várias hastes metálicas e pontiagudas instaladas em residências, edifícios e outras estruturas com a função de direcionar as descargas elétricas, que atingem suas estruturas, para a terra, minimizando os danos provocados pelos raios.

Como funciona um para-raios?

O princípio de funcionamento dos para-raios é o princípio do poder das pontas, que diz que em condutores metálicos e pontiagudos as cargas elétricas ficam concentradas em suas pontas. Quando o raio se aproxima de alguma estrutura, ele acaba sendo atraído pelo corpo que apresenta mais cargas elétricas, que são as pontas dos para-raios, para que ele o atinja e seja orientado por fios condutores, localizados na fachada, até uma placa metálica aterrada ao solo, para assim ser dissipado.

Caso o para-raios fosse um condutor metálico esférico, as suas cargas elétricas ficariam distribuídas igualmente ao seu redor, e a possibilidade de atrair o raio seria mínima, aumentando as chances de ele atingir a estrutura, ou as pessoas dentro dela, ou ao seu redor.

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Quais são os tipos de para-raios?

Os tipos de para-raios são os para-raios de Franklin, de Melsens e os radioativos.

• Para-raios de Franklin: é o para-raios formado por uma ou mais hastes metálicas e pontiagudas no topo e um fio capaz de conduzir eletricidade da parte superior até a terra. Ele é o mais empregado devido à sua enorme eficiência em direcionar as descargas elétricas para a terra.
• Para-raios de Melsens: também chamado de gaiola de Faraday, é o para-raios formado por uma haste metálica e pontiaguda no topo e um sistema de fios condutores metálicos que recobrem toda a estrutura, conduzindo a eletricidade da antena até a terra. Ele é empregado em construções industriais ou de grande porte.
• Para-raios radioativo: foi o para-raios formado por um ou mais discos metálicos que envolviam uma haste metálica e pontiaguda e o radioisótopo Amerício-241, emissor das radiações gama e alfa. Ele foi empregado nas décadas de 70 e 80 no Brasil, mas atualmente é proibido devido à ausência de comprovação científica de seu funcionamento.

Sistemas de Proteção contra Descarga Atmosférica (SPDA)

De acordo com a norma NBR 5419 de 2015, o Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas é um “sistema completo destinado a proteger uma estrutura contra os efeitos das descargas atmosféricas; é composto de um sistema externo e de um sistema interno de proteção”. Geralmente, ele é composto por um para-raios, fios de cobre instalados em toda a fachada e placa metálica enterrada na Terra.

Qual é a altura mínima para colocar um para-raios?

De acordo com a NBR 5419, a altura mínima para instalação dos para-raios depende de algumas características das estruturas, como:

• Risco de exposição aos raios: estruturas que têm risco de explosão necessitam do nível mais alto de proteção contra os raios.
• Tipo de ocupação da estrutura: se são casas, fábricas, oficinas, laboratórios ou outros.
• Natureza da construção: se é de aço revestido, concreto armado, alvenaria, madeira ou outros materiais.
• Valor de seu conteúdo, ou os efeitos indiretos dos raios: se são residências comuns, edifícios de escritórios, usinas de gás, centrais telefônicas, estações de rádio, monumentos antigos ou prédios históricos, escolas, hospitais, etc.
• Localização da estrutura: se estão em métropoles, florestas ou outros lugares.
• Altura da estrutura: se são planícies, elevações moderadas, colinas, montanhas entre 300 m e 900 m ou montanhas acima de 900 m.

Depois da análise dessas características e dos cálculos necessários, determina-se o nível de proteção da estrutura, que varia de I a IV, sendo fornecida a altura mínima para colocar os captadores, que são as pontas dos para-raios:

• Nível de proteção I: 20 metros de altura.
• Nível de proteção II: 30 metros de altura.
• Nível de proteção III: 45 metros de altura.
• Nível de proteção IV: 60 metros de altura.

Riscos dos para-raios

Quando os para-raios são mal fabricados ou mal instalados, eles não são capazes de desempenhar a sua função corretamente. Em razão disso, os edifícios, residências e construções acabam ficando desprotegidos contra possíveis raios.

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História do para-raios

A história do para-raios se inicia com o polímata Benjamin Franklin (1706-1790), o criador do para-raios e considerado por muitos o pai da eletricidade. As histórias contam que em 15 de junho de 1752, durante uma tempestade, Franklin empinou uma pipa de papel conectada a um fio metálico, que por sua vez estava ligado a uma chave de metal, conectada a um fio de seda. E visualizou as cargas elétricas dos raios passando pelo equipamento, comprovando que o raio é um fenômeno elétrico gerado por correntes elétricas na atmosfera.

Além disso, Franklin também foi capaz de provar que hastes de ferro, conectadas à terra, localizadas acima ou ao redor das estruturas, são capazes de conduzir as descargas elétricas atmosféricas até o solo, evitando danos a elas. Em 1753, um padre ouviu a respeito da ideia de Franklin e fabricou o primeiro para-raios na Europa. Em 1769, foi instalado o primeiro para-raios em Hamburgo, na Alemanha.

Curiosidades sobre o para-raios

Existem diversas curiosidades a respeito dos para-raios, abaixo selecionamos algumas:

• Só o para-raios não é capaz de proteger as estruturas contra os raios.
• Existe uma norma brasileira, a NBR 5419, que define tudo a respeito da instalação dos para-raios.
• Diferente do que a maioria das pessoas pensam, o para-raios não têm como objetivo atrair o raio, servindo apenas de caminho para ele.
• Os para-raios precisam ser instalados na parte superior da estrutura que ele precisa proteger.

Fontes

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 5419: proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Rio de Janeiro: ABNT, 2005.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). Editora Blucher, 2015.

SAMPAIO, José Luiz; CALÇADA, Caio Sérgio. Universo da Física: Ondulatória. Eletromagnetismo, Física Moderna. São Paulo: Atual, 2005.