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 descarga elétrica Figura 1: Descarga elétrica e raio.
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. trovão raio relâmpago 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). trovão
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. 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. V= R x i V - tensão R - resistência i - corrente Figura 3: Relação entre corrente e tensão. 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.
Saiba mais! Incidência de raios no Ceará - 2009 Monitoramento de Descargas Atmosféricas Jan a Jun/2009 Morte por raios Incidência dos casos ao ar livre 5% - litoral 10% - rodovias 22% - zona urbana 63% - zona rural Ranking dos 5 estados com maior nº de mortos por raios no País 1º São Paulo 20 2º Ceará 7 3º Alagoas 6 3º Minas Gerais 6 4º Rio Grande do Sul 5 Fonte: ELAT/INPE - 2008 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 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. inspeção visual FIGURA 8: Dispositivo de proteção contra surtos.
Cone de proteção para-raios tipo Franklin mastro aterramento do para-raios haste captura 2.50m cabo de cobre para aterramento suporte do condutor de aterramento eletroduto 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 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. Área de proteção Gaiola de Faraday 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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