PROTECÇÃO CONTRA O RAIO: DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DIRECTAS
Princípios gerais da proteção contra o raio: para-raios e gaiolas de rede

Uma coisa é certa:

Um raio vaisempre para a terra e segue ocaminho de menor impedância.

Duas estratégias de proteção contra o raio:

- tornar o caminho entre o objeto a proteger do raio e a terra tão impedante quanto possível.

Neste caso, a estratégia consiste em isolar contra os raios,

- ou facilitar a passagem do raio para a terra através de um caminho com impedância muito baixa mas que contorna o objeto a proteger do raio.

Trata-se de uma estratégia de fluxo luminoso.

PROTECÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DIRECTAS

Descargas atmosféricas diretas e isolamento contra raios

Problema: quais são os meios existentes para proteger os edifícios contra descargas atmosféricas diretas utilizando apenas a chamada estratégia de isolamento?

-Isolamento do edifício do solo: não é uma ideia óbvia, mas existem casas sobre estacas. Os materiais utilizados para separar o corpo do edifício do solo devem ser isolantes.

-Também é possível utilizar apenas materiais isolantes em toda a construção, como a madeira, por exemplo, e assim ter um chalé.

 Limites :

- Ligação à terra por redes (eléctricas, telefónicas, etc.).

Solução: - Medição do campo elétrico (moinho de campo)

>>> se o limiar predefinido for atingido

>>> abertura de circuitos eléctricos

>>> ligar o grupo eletrogéneo

- Disponibilidade de materiais e estética adequados a diferentes regiões.

- O isolamento obtido é suficiente para resistir a um raio? Em caso afirmativo, é sempre o mesmo ao longo do tempo?

Descargas atmosféricas diretas e proteção do fluxo de raios

O objetivo é favorecer a passagem da corrente do raio por um caminho que a desvie do edifício a proteger do raio.

Para-raios

Um para-raios é um dispositivo que não é utilizado para afastar os raios. relâmpago mas sim para atrair relâmpago  a sua presença aumenta o risco de ver a relâmpago no sítio que se destina a proteger.

Princípio da proteção contra os raios :

colocar, verticalmente, sobre ou perto do edifício a que se destina a proteção contra o raio, uma estrutura condutora (haste metálica) ligada à terra por um condutor de baixa impedância, a fim de fazer com que o raio caia num ponto escolhido e não em qualquer parte da instalação.

Para ajudar a captar a corrente do raio, a extremidade superior do para-raios é afunilada ou equipada com sistemas de impulso ou de faísca.

A eficácia destes sistemas de proteção contra o raio depende da presença de uma faísca ou impulso no momento em que o para-raios descendente se encontra nas proximidades do para-raios.

Toda a gente sabe que um volume cónico virtual, conhecido como cobertura, proporciona proteção contra o raio a tudo o que engloba. A altura desta proteção seria determinada pela distância entre a terra e a ponta do para-raios. No caso de um único para-raios, a sua base cobriria uma superfície circular cujo raio é igual à sua altura. Outras pontas permitiriam uma cobertura do solo ainda maior. As comparações entre as diferentes técnicas de para-raios não são fáceis de imaginar, porque mesmo em países muito expostos, a probabilidade de um raio cair sobre um para-raios é demasiado baixa (cerca de 1%) para que se possam efetuar estudos comparativos.

De acordo com o modelo eletromagnético, hoje amplamente reconhecido, a realidade da proteção contra o raio por para-raios seria bastante diferente. A zona de proteção contra o raio é de facto determinada por uma esfera de captação do raio cujo centro é a extremidade do traçador e cujo raio é definido, de forma aproximada, pela fórmula: R = 5 x I 2/3. Um raio médio, 40 kA é portanto captado por qualquer elemento condutor situado a cerca de 35 m da extremidade do traçador. Este modelo indica que a zona de cobertura (proteção) não depende da natureza do para-raios nem da altura a que está colocado, mas apenas da intensidade do impacto do raio.

Quanto maior for o raio , maior será a área protegida do raio .

 Gaiola de Faraday

Uma gaiola de Faraday é um volume constituído por paredes metálicas no interior do qual se protege dos efeitos diretos de uma descarga (um raio, por exemplo). Seria impensável colocar, para obter uma boa proteção relâmpagoA gaiola de Faraday é um edifício dentro de um invólucro metálico totalmente fechado. No entanto, se aplicarmos o modelo eletromagnético à gaiola de Faraday, verificamos que o invólucro não precisa de ser completo para captar e depois descarregar a corrente de descarga do raio para a terra. A envolvente do edifício com condutores, de preferência condutores planos, espaçados de 10 em 10 m, proporciona proteção. relâmpago do edifício para todas as descargas atmosféricas superiores a 3 kA, o que é mais do que suficiente para proporcionar uma proteção completa contra os raios. relâmpago.

Este sistema, com os seus numerosos condutores de descida para a terra, ajuda a distribuir as correntes e reduz assim o risco de aumento de potencial associado ao fluxo num único ponto.

O princípio da gaiola de rede também é utilizado para proteger as instalações no exterior dos edifícios contra os raios . São os chamados cabos de proteção. Trata-se de cabos esticados no ar, suportados por postes espaçados de 10 a 15 m e ligados a uma rede de terra em malha.

A proteção contra os raios do foguetão Ariane, do forno solar de Font Romeu e das linhas de alta tensão nos postes da EDF foi conseguida.

 Um sistema de ligação à terra corretamenteinstalado :

Esta é a precaução mais importante a observar quando se utiliza a estratégia de fluxo para a proteção . Os condutores de descida do para-raios ou as grelhas de rede devem ser tão verticais e rectos quanto possível. É necessário respeitar os raios de curvatura, as secções transversais dos para-raios e outras regras de instalação definidas pelas normas. Nos edifícios com estrutura metálica, é necessário estabelecer uma ligação entre os diferentes planos de terra dos pisos e os condutores de descida dos para-raios ou das gaiolas de malha, de modo a evitar diferenças de potencial (PDD) entre cada piso e o ponto de ligação à terra.

Sem esta ligação, a DDP, a uma altura de 10 m, para um choque de 100 kA, seria aproximadamente: ΔU = Lω x di / dt ΔU =10 x 10-6 x 100 x103 / 10-6 ΔU = 1000 kV Este resultado deve ser dividido pelo número de condutores de descida no sistema de proteção contra raios .

Sem qualquer interligação direta da planta com os condutores de descida, este DDP está presente entre a planta e o condutor de descida que corre 20 ou 30 cm mais para fora do edifício. Existe portanto um risco elevado de avaria.