para raio - eletrica

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UNIVERSIDADE SALGADO DE OLIVEIRA
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
TRABALHO DE INTALAÇÕES ELETRICAS II: Para-raios 
NITERÓI
2017
UNIVERSIDADE SALGADO DE OLIVEIRA
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
TRABALHO DE INTALAÇÕES ELETRICAS II: Para-raios 
 
 Trabalho Instalações Elétrica, solicitado pela 
 Instituição Universidade Salgado de Oliveira para 
 Requisitos em Engenharia de Produção,
 sob orientação do Coordenador Valter Lima.
NITERÓI
2017
INTRODUÇÃO HISTORIA 
O para-raios foi inventado por Benjamin Franklin em 1752, quando fez uma perigosa experiência utilizando um fio de metal para empinar uma pipa de papel e observou que a carga elétrica dos raios descia pelo dispositivo. Provou também que hastes de metal, quando em contato com a superfície terrestre poderiam servir como condutores elétricos, inventando assim, o para-raios.
Um para-raios é uma haste de metal pontiaguda que é conectada a cabos de cobre ou de alumínio de pequena resistividade que vão até o solo.
As pontas do para-raios servem para atrair os raios, assim que o raio é atraído ele é desviado até o solo pelos cabos e dissipado no solo, sem causar nenhum dano nas residências. O fato de falar que os para-raios atraem os raios é uma maneira para compreendermos melhor, mas na verdade os para-raios não atraem os raios, apenas oferecem um caminho para chegar ao solo com pouca resistividade.
Os para-raios têm de serem colocados em lugares bem altos, pois o raio tende a atingir o ponto mais alto de uma área. Geralmente eles são colocados em topos de edifícios, em topos de antenas de transmissões de televisões, rádios, etc.
 
A função dos para-raios é proteger a estrutura de construções, como edifícios, casas, etc., contra as descargas elétricas atmosféricas (raios). Entretanto, eles não evitam a queima de equipamentos domésticos, como computadores, televisores, aparelhos eletrodomésticos, etc.
Para sabermos o raio de abrangência de um para-raios devemos pegar a altura da ponta do para-raios até o solo e multiplicar pela raiz quadrada de três: r = √3 . h
Principio de Funcionamento
A fim de provar que os raios são descargas elétricas da natureza, o americano Benjamin Franklin procedeu a uma experiência famosa, com base na qual inventou o seu para-raios. Durante uma tempestade, empinou uma pipa e constatou o poder das pontas de atrair raios ao observar as faíscas que se produziam nas chaves atadas à ponta do cordel em suas mãos. Com essa observação, Franklin passou a estudar a utilidade desta forma de Eletricidade.
Através do fenômeno eletrostático denominado poder das pontas, que é a grande concentração de cargas elétricas que se acumulam em regiões pontiagudas, quando o campo elétrico nas vizinhanças da ponta do para-raios atinge determinado valor, o ar em sua volta se ioniza e se descarrega através de sua ponta para o solo através de um fio de baixa resistividade, que é enterrado no solo e rodeado de pó de carvão.
TIPOS DE PARA-RAIO
Os três tipos de para raio mais conhecidos são:
Os Para-raios de Franklin é o mais utilizado por ter eficácia de 90%. O modelo é composto por uma haste metálica, onde se situam os captadores e um cabo de condução, sendo que este vai até o solo e a energia da descarga elétrica é dissipada por meio do aterramento.
– Os Para-raios de Melsens possui a mesma finalidade do para-raios de Franklin, com a diferença de que esse modelo adota o da gaiola de Faraday. Sendo assim, o estabelecimento é envolvido por uma armadura metálica (por isso o nome gaiola) e no telhado é instalada uma malha de fios metálicos com hastes de cerca de 50 cm. Tais hastes são as receptoras das descargas elétricas e devem ser conectados a cada oito metros.
– Os Para-Raios Radioativos é facilmente distinguidos dos outros modelos de para-raios, já que os captadores costumam possuem formato de discos sobrepostos, ao invés das tradicionais hastes pontiagudas. O material radioativo mais utilizado para sua fabricação é o radioisótopo Américo-241.
No período entre 1970 e 1989 foi quando houve a autorização da fabricação desses aparelhos no Brasil. Nessa época, acreditava-se que os captadores radioativos eram mais eficientes que os outros modelos, mas após alguns estudos foi visto que o para-raios radioativo não apresentava desempenho superior ao convencional, caindo a justificativa do uso do equipamento. Em 1989, a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), por meio da Resolução Nº 4/89, suspendeu a produção e instalação desse modelo de captador.
Poder das Pontas
Basicamente, o poder das pontas é a característica que as cargas elétricas em excesso têm de se concentrarem na superfície mais pontiaguda (ou de menor raio) de corpos condutores. Com um acúmulo de cargas, essas pontas formam um campo elétrico mais intenso. A ilustração abaixo mostra muito bem esse princípio.
Aplicação dos Para-raios
 O para-raios foi uma invenção criada não para evitar os raios, pois esse é um fenômeno natural impossível de evitar, mas sim procurar um meio de desviá-los de qualquer possível alvo. Apesar de fazer proteção contra os raios, eles não garantem 100% de proteção contra as descargas elétricas, pois os raios são muito poderosos, o que deixa o local bem vulnerável aos possíveis danos causados pelas descargas.
Para que se possa entender de forma mais clara a filosofia de aplicação dos para-raios para a proteção dos equipamentos instalados ao longo das redes de distribuição e subestações, torna-se necessário entender o princípio de funcionamento dos diferentes tipos de para-raios atualmente existentes. 
Quando aplicados na proteção de redes de distribuição ou linhas de transmissão, a função principal é a proteção contra descargas atmosféricas.
Uma haste metálica (ou seja, boa condutora!), posicionada numa região elevada e ligada por um fio condutor diretamente na terra. Veja o desenho abaixo:
As nuvens carregadas vão induzir uma carga na superfície da terra certo? Entretanto, o para-raios, devido ao poder das pontas e o maior acúmulo de cargas, criará um campo elétrico na atmosfera maior do que outros objetos ao seu redor. Logo, fica muito mais provável que a capacidade dielétrica do ar seja superada exatamente na direção do para-raios. Ao atingir o para-raios, toda a energia da descarga elétrica será dissipada pelo aterramento!
Ou seja, embora o nome seja para-raios, a função dele na verdade não é fazer com que os raios não aconteçam (não temos nenhum mecanismo ou aparelho que faça isso!). Sua finalidade é dar um “caminho seguro” para as grandes descargas elétricas, tão comuns em tempestades.
Através do relâmpago e do trovão, podemos calcular, de maneira bastante eficiente, a distância que um raio ocorreu. É simples! O som tem uma velocidade de aproximadamente 340 m/s. Suponha a velocidade da luz infinita, afinal, comparado com a do som ela é realmente absurda (são quase 300.000 Km/s). Assim, podemos considerar que quando ocorre o raio, veremos instantaneamente o relâmpago e depois de alguns segundos, ouviremos o trovão. Logo, para calcular a distância do raio, basta multiplicar o tempo decorrido da visualização do raio (relâmpago) até a chegada do som (trovão). De uma forma ainda mais prática, podemos dizer que a cada três segundos de diferença, você estará aproximadamente a 1 km do fenômeno.