Do céu para a terra: entenda como funcionam os para-raios

Começo de ano e, junto com o calor típico do verão, temos as tradicionais pancadas de chuva. E, com elas, a quantidade de raios aumenta consideravelmente.

Não é novidade, mas não custa frisar: o Brasil é o país mais atingido por raios no mundo. Segundo o Elat (Grupo de Eletricidade Atmosférica), do Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), a média nacional é de cerca de 70 milhões de raios todos os anos — o que tende a aumentar para 100 milhões nos próximos anos devido às mudanças climáticas.

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Neste cenário, um aparato acaba tendo importância fundamental na hora de proteger construções e pessoas da "ira dos céus": os para-raios. E é quase impossível que você nunca tenha visto um: basta olhar para qualquer prédio ao seu redor e ver que, no topo, há uma espécie de vareta vertical, com ramificações nas pontas.

Mas como esses aparelhos funcionam? E como garantir que um raio, de fato, atinja ele e não ao seu redor?

O que está por trás?

Os primeiros relatos de uso desse aparato datam do Século XVIII, na Europa e nos Estados Unidos. O princípio de funcionamento foi detalhado pela primeira vez em 1753 por Prokop Divi?, um teólogo e cientista natural tcheco.

A real função do para-raio é que, ao ser atingido por uma descarga, a estrutura dissipe a energia do raio. Para isso, ele precisa ser, acima de tudo, atrativo para os raios. Aqui, é importante não confundir "ser atrativo" com "atrair".

Mas como um para-raio é atrativo para as descargas? Isso tem a ver com o fato de que a eletricidade tende a fluir pelo caminho de menor resistência. Com os raios não é diferente: até chegar ao chão, eles buscam a rota mais fácil.

É aí que entram os para-raios: o que vemos do aparato é apenas a menor parte de sua estrutura, que é a sua haste - que pode ser feita de cobre, alumínio, aço inoxidável ou aço galvanizado.

A partir dessa haste, há uma fiação que a dentro do prédio e vai até o solo, onde há uma barra metálica enterrada. É o popular aterramento - nós já falamos sobre isso aqui.

Essa configuração torna toda a estrutura do para-raio uma "via expressa" para cargas elétricas. Assim, quando um raio vai atingir um ponto próximo a onde há um para-raio instalado, ele acaba "optando" por acertar o para-raios, uma vez que ele é o caminho de menor resistência para a descarga chegar até o solo. Quando isso ocorre, a energia segue pela fiação até ser dissipada no solo com segurança.

Dúvidas comuns

• Os para-raios são capazes de dissipar toda a energia dos raios?

Em teoria, sim. Para que isso ocorra, é preciso que o para-raio esteja instalado corretamente e tenha o dimensionamento adequado. Afinal, falamos aqui de descargas com tensões que podem variar entre 100 milhões e 1 bilhão de Volts e correntes próximas de 30 mil Amperes.

Caso ele não esteja dentro das normas, o que pode acontecer é que parte da carga acabe escoando para outras ramificações e causando danos.

Outro ponto importante é que esses equipamentos precisam de manutenção periódica, de maneira a garantir que ele ofereça boa condução.

• Por que construções atingidas por raios são danificadas e isso não ocorre com para-raios?

Isso tem a ver com a resistência do material no qual a energia elétrica irá fluir. Construções, árvores e até mesmo pessoas e animais geralmente têm uma elevada resistência. Para que a energia flua por estes corpos, ocorre uma ruptura, geralmente de forma muito violenta pela quantidade de energia envolvida em um raio.

A agem de eletricidade nesses objetos e corpos acaba provocando aquecimento, gerando queimaduras que podem levar seres vivos à morte. Já em árvores e construções, pode haver danos e até incêndios.

Como o sistema de para-raios é feito de condutores que tem menor resistência entre o ponto de atração dos raios até o solo, há uma tendência de fazer com que toda a energia flua para o solo, amenizando ou até anulando seus danos.

• Quando é preciso instalar um para-raio?

A instalação de para-raios segue a norma NBR 5419 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Já a necessidade do aparato é determinada pelo Corpo de Bombeiros e diz que é preciso ter para-raios em:

- Edificações e estabelecimentos industriais ou comerciais com mais de 1500 m² de área construída;

- Toda e qualquer edificação com mais de 30m (trinta metros) de altura

- Áreas destinadas a depósitos de explosivos ou inflamáveis;

Além disso, há casos específicos quando a periculosidade justificar.

Também é recomendada a instalação nas residências de áreas rurais, especialmente em regiões descampadas.

• Quando um raio atinge um para-raio, os habitantes do prédio onde há a instalação sentem algo?

Tirando o estrondo típico de um trovão, não há qualquer dano para os habitantes ou equipamentos eletroeletrônicos que estejam dentro de um prédio cujo para-raio foi atingido. Considerando, claro, que ele seja bem dimensionado e esteja com a manutenção em dia.

É uma situação bem diferente, portanto, de quando um raio cai na rede elétrica. Aí sim, há risco real de danos nos aparelhos.

Fontes:Michele Rodrigues, professora do Departamento de Engenharia Elétrica da FEI; Marcos Almeida do Amaral, professor do Centro de Ciências e Tecnologia (CCT) da Universidade Presbiteriana Mackenzie, Campus Campinas; Massaki de Oliveira Igarashi, professor do Centro de Ciências e Tecnologia (CCT) da Universidade Presbiteriana Mackenzie, Campus Campinas.