raios
Saiba como prevenir acidentes
Apresentação
Segundo um grupo de pesquisa do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), nos últimos dois anos o
acompanhamento via satélite da NASA, instalado desde 1997, apontou um aumento na densidade de raios no
Ceará.
Em 2008, ocupamos o segundo lugar entre os estados que mais registram mortes por acidentes com raios no
País, atrás somente de São Paulo.
Ainda segundo os pesquisadores doINPE, as circunstâncias mais comuns desses acidentes são: o trabalho no
campo (19% dos casos); a proximidade de meio de transporte como motos (17%); dentro de casa (17%);
próximo às residências (12%). Além disso, já se tem registros de pessoas que foram atingidas por raios falando
ao celular dentro de casa com o aparelho ligado à rede elétrica (4%) e também jogando futebol (5%).
A Coelce, preocupada com essas estatísticas, elaborou essa cartilha que tem o objetivo de esclarecer de forma
simples o que são os raios e como podemos nos prevenir contra acidentes desta natureza.
Boa leitura!
Qual a diferença entre
descarga atmosférica e raio?
Descarga elétrica é um impulso elétrico que pode ocorrer entre dois
centros de cargas carregadas de sinais opostos. Sendo que se o
campo elétrico criado por estes centros de cargas for
suficientemente alto para romper a rigidez dielétrica do ar
(resistência), uma descarga se inicia a partir de um dos centros.
Raio é um impulso elétrico originado por uma descarga atmosférica
que se inicia na nuvem e pode ir para a terra ou para outra nuvem.
O raio é um fenômeno ainda imprevisível e põe em risco a vida de
pessoas e animais que estejam em locais expostos, além de provocar
danos e perturbações não só no sistema de distribuição de energia
como em construções.
raio
Figura 1: Descarga elétrica e raio.
descarga
elétrica
Como se formam os raios?
Devido as interações que ocorrem no interior das nuvens, as
gotas de nuvem e de chuva se chocam com as pedras de gelo e
transferem cargas entre si, o que estabelece centros de cargas de
sinais opostos. Logo, a nuvem se torna eletricamente carregada
(300 kV/m) e esta apta a estabelecer o “caminho condutor”
(canal ionizado) que possui ramificações irregulares e visíveis a
olho nu, entre a nuvem e a terra. Esse “caminho condutor” é o
que chamamos de raio.
FIGURA 2: Cargas opostas formadas nas nuvens
Como ocorrem os raios?
Os raios podem ocorrer nas seguintes direções: no interior de uma
nuvem, entre duas nuvens, entre a nuvem e o ar, entre a nuvem e a
terra e raramente entre a terra e a nuvem. No momento da
descarga atmosférica são provocados raios luminosos (relâmpago)
e, em seguida o estrondo sonoro (trovão) causado pelo
deslocamento do ar dentro do canal ionizado pelo raio.
raio
trovão
relâmpago
trovão
Um raio pode cair duas vezes no mesmo lugar, e tem grandes
chances de cair várias vezes em um mesmo objeto com fortes
características de concentrador de cargas.
relâmpago
FIGURA 3: Figura ilustrativa do relâmpago
seguido pelo trovão (ondas sonoras).
Linhas de distribuição
exposta a raios
Além dos possíveis danos físicos nas próprias linhas de distribuição que
as descargas atmosféricas podem causar, estas podem danificar
componentes como isoladores, chaves fusíveis e transformadores. A
corrente elétrica de um raio tem enormes proporções (10-30 kA) e
devido a relação direta entre a corrente e a tensão, os raios podem
provocar sobretensão na rede elétrica.
V= R x i
V - tensão
R - resistência
i - corrente
Figura 3: Relação entre corrente e tensão.
Portanto, como as descargas atmosféricas podem atingir diretamente
edifícios, estruturas altas ou árvores por sua altura, e também
diretamente a rede elétrica, o raio de ação da sobretensão caso não haja
um sistema de aterramento adequado poderá também incluir objetos e
até mesmo pessoas.
Figura 4: Corrente elétrica sendo induzida à
terra por um poste.
Como a Coelce
monitora os raios
A Coelce preocupada com o aumento das descargas atmosféricas
no estado do Ceará, que põe em risco não só seu sistema elétrico
mas também a população, desenvolveu um sistema para monitorar
aios e prever tempestades (chuvas). O sistema de monitoramento
de descargas atmosféricas para o estado do Ceará foi concluído
em 2008, através de um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento,
resultado do convênio entre a Coelce, a Universidade de São Paulo
(USP) e a Universidade Estadual do Ceará (UECE).
O sistema de monitoramento de descargas atmosféricas é formado
pela rede de detecção de raios e o sistema de probabilidade de
tempestades.
Acompanhe o monitoramento de tempestades no Ceará
no site: www.zeus.iag.usp.br/coelce
FIGURA 5: Distribuição de raios mensal sobre
o estado do Ceará para Novembro/2009.
O sistema de medição de probabilidade de tempestades utiliza o
satélite GOES que disponibiliza um mapa informando a
probabilidade de tempestades numa escala de 100 km². Através de
imagens infra-vermelho e da quantidade de vapor de água de uma da
área gera-se um mapa que define uma probabilidade aproximada de
ocorrência de tempestades.
Os dados coletados pelo sistema de monitoramento durante os
meses do ano possibilitam descrever um perfil mais preciso da
densidade de raios por região, além de traçar um cenário
probabilístico mais definido do nosso Estado. Com essa ferramenta
nas mãos, a Coelce pode mapear locais de maior exposição às
descargas.
FIGURA 6: Probabilidade de raios baseado nas
imagens do infra-vermelho e vapor d’água do
satélite GOES.
Incidência de raios no Ceará - 2009
Monitoramento de Descargas Atmosféricas Jan a Jun/2009
Saiba mais!
Morte por raios
Incidência dos casos ao ar livre
5% - litoral
10% - rodovias
22% - zona
urbana
63% - zona rural
Fonte: ELAT/INPE - 2008
Ranking dos 5 estados
com maior nº de mortos
por raios no País
1º São Paulo
2º Ceará
3º Alagoas
3º Minas Gerais
4º Rio Grande do Sul
20
7
6
6
5
Fonte: ELAT/INPE - 2008
Fonte: Resultado do Projeto P&D
entre as instituições Coelce, UECE eUSP
Saiba como se proteger dos raios
dentro e fora de casa:
Cuidados dentro de casa durante tempestade:
Evite o banho e o uso de chuveiro e torneira elétrica na ocorrência de tempestades;
Evite contato com objetos com estrutura metálica como fogão, canos, etc, sobretudo se a
residência se encontra em campo aberto;
Evite ligar equipamentos elétricos para a proteção do próprio aparelho;
Afaste-se das tomadas e evite o uso de telefone;
Desconecte das tomadas aparelhos elétricos ou eletrônicos, como: televisão, computadores,
condicionadores de ar, dentre outros.
Se possível, permaneça dentro de casa enquanto a tempestade durar.
Cuidados fora de casa durante tempestade:
Evite contato com objetos metálicos como cercas de arame, tubos metálicos e principalmente
linhas telefônicas ou elétricas;
Retire-se de lugares com água como: mar, lagos e barrragens, pois com a ocorrência de descargas
nestes locais surgem quedas de tensões no espelho d’água capazes de causar danos ao indivíduo,
estes danos são mais sérios no caso do indivíduo estar em posição de nado;
Evite ficar perto de tratores, máquinas agrícolas, motocicletas, carroças;
Evite locais abertos como estacionamentos, áreas rurais, piscinas, lagos, praias, árvores isoladas,
postes, locais elevados;
Na prática de esportes à céu aberto como futebol, em locais sem nenhum tipo de proteção,
durante ocorrências de descargas é conveniente a interrupção da partida e buscar abrigo;
Procure sempre abrigo que ofereça a melhor proteção;
Evite abrigar-se debaixo de árvores isoladas, caso não haja lugar seguro para abrigo, procurar
local com muitas árvores;
É de grande importância evitar brincadeiras com pipas e aeromodelos com fio, atenção especial
nas atividades das crianças durante tempestades.
Lugares ideais para abrigo:
Estruturas que possuam proteção contra descargas atmosféricas;
Estruturas grandes de concreto, mesmo que não possuam proteção contra descargas atmosféricas;
Estruturas subterrâneas como túneis, estações de metrô e passarelas subterrâneas;
Em alto mar, estruturas fechadas cobertas como navios e lanchas, em especial metálicas;
Veículos, desde que devidamente fechados e dotados de superfícies metálicas;
Vias públicas onde há edifícios elevados.
Sistemas de proteção
Proteção para residências
Proteção para residências
inspeção
visual
O DPS é o dispositivo de proteção contra surtos, conforme prevê a
norma técnica de Coelce NT-001 - Fornecimento de Energia Elétrica
em Tensão Secundária de Distribuição. Sua função é proteger as
instalações elétricas, equipamentos e pessoas dos surtos de tensão
causados principalmente por descargas atmosféricas. O princípio de
funcionamento se baseia desviando a energia gerada pelo surto à terra.
Manutenção de residências
O DPS possui marcações verdes (em funcionamento) e vermelhas
(danificado). A inspeção é visual, devendo ser feita após tempestades
com trovões e relâmpagos, quando o marcador estiver vermelho, este
deve ser substituído.
FIGURA 8: Dispositivo de proteção contra surtos.
Cone de proteção para-raios tipo Franklin
haste captura
mastro
cabo de cobre
para aterramento
suporte do
condutor de
aterramento
2.50m
eletroduto
aterramento
do para-raios
FIGURA 9: Haste formando ângulo
no alto de edifício.
Proteção para edificações
Método de aterramento Franklin
De acordo com a norma ABNT NBR 5419 um tipo especial de pára
raio deve ser usado em edificações. No método de aterramento
Franklin um pára raio tipo haste é usado, método este que consiste
em uma haste no topo do edifício formando um ângulo genérico
que tem seu vértice no topo da haste. A projeção deste ângulo até o
solo, de forma a proteger um volume espacial equivalente a um
cone. Este método é mais indicado para edificações altas e com
pequena superfície horizontal.
Há situações em que o método Franklin não é o mais indicado,
quando os edifícios apresentam grande área no sentido horizontal e
são relativamente baixos o mais indicado é o uso do método de
Faraday.
Método de aterramento Gaiola de Faraday
Área de proteção Gaiola de Faraday
O método de Faraday consiste em envolver o topo da construção com
uma malha formada por várias hastes, onde a distância entre os
condutores se dará de acordo com o nível de proteção indicado e
desejado. Segundo a NBR 5419/01 para edificações acima de 60 m o
uso do método de Faraday se torna obrigatório. Qualquer que seja o
método de proteção adotado é fundamental que o aterramento seja
bem implementado. Recomendamos ainda que sejam procurados
profissionais de confiança e com cadastro no CREA para execução do
projeto de aterramento.
FIGURA 10: Edifício com topo coberto por
hastes condutoras à terra.
Manutenção dos Sistemas de Proteção Contra
Descargas Atmosféricas (SPDA)
As instalações devem ser realizadas conforme NBR 5419 nas
seguintes condições:
a) Após qualquer modificação de qualquer natureza no SPDA;
b) Quando for constatado que o SPDA foi atingido por uma
descarga atmosférica;
c) De acordo com o tipo de edificação, nos períodos indicados
ao lado:
Anual
Quando a edificação estiver em locais expostos à corrosão atmosférica ou atmosfera explosiva.
A cada 3 anos
Quando a edificação for destinada a grandes concentrações (ex: hospitais, escolas, cinema, etc).
A cada 5 anos
Quando as edificações forem destinadas a fins comerciais, residenciais, comerciais, exceto as localizadas
em áreas com riscos de incêndios ou explosão.
Referências Bibliográficas
Normas Brasileiras:
. ABNT NBR-5419 - Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas.
. ABNT NBR-5410 - Instalações elétricas de baixa tensão.
. ABNT NBR-7089 - Refrigeradores, congeladores e aparelhos similares de uso doméstico Verificação das disposições para aterramento.
. ABNT NBR-13571 - Haste de aterramento aço-cobreada e acessórios.
Literatura:
. MAMEDE FILHO, J. Instalações Elétricas Industriais. 7ª Edição. Rio de Janeiro. Editora LTC.
Site:
. ELAT/INPE - http://www.inpe.br/webelat/homepage/
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