Raios e riscos de surtos de tensão

O Brasil é líder mundial na incidência de raios, onde especialmente no verão, quando há uma maior frequência de temporais, as chances de danos provenientes de surtos de tensão, gerados pela corrente de descarga de um raio, aumentam. Mas, o que é um raio? Quais são seus riscos? Como podemos nos proteger dele?

 

O que é um raio?

Os raios são descargas elétricas que podem ocorrer durante um temporal. No interior das nuvens, em geral, acontece uma separação de cargas de polaridade oposta. A descarga elétrica é gerada no momento em que a intensidade do campo elétrico supera o valor da rigidez dielétrica do ar. As sobretensões de origem atmosférica podem ser de dois tipos:

  • Diretas:  quando os  raios atingem diretamente uma linha elétrica;
  • Induzidas:  quando os  raios caem perto de um imóvel ou de uma linha de transmissão.

 

Os raios não são todos iguais

Os raios que estão entre a nuvem e o solo são mais visíveis, mas, há raios também que se encontram no interior dessa mesma nuvem, e que são invisíveis a olho nu.

Para classificar um raio é necessário considerar a origem da descarga e sua polaridade, no qual determinará três tipos diferentes de raios:

1) Raio descendente negativo (nuvem-terra): a descarga piloto vem do alto e tem carga negativa. O primeiro impacto do raio se caracteriza por uma corrente com valores entre 2/200 kA. Geralmente, após a primeira descarga, onde o canal ionizado já foi “aberto”, as correntes seguintes acabam tendo uma contribuição energética menor.

2) Raio descendente positivo: a descarga piloto vem do alto e sua carga é positiva. Os raios positivos provêm das cargas positivas situadas na parte superior da nuvem.  Os acúmulos que se formam em grandes altitudes dão aos raios positivos um canal de descarga muito longo, dificultando a passagem de outra corrente, tornando mais difícil a geração de descargas em sequência.

3) Raio ascendente: a descarga piloto vem de baixo. Em particular, o canal de origem costuma ser de estruturas da natureza, sobretudo árvores, mas estruturas artificiais como postes e torres de eletricidade, ambos com grande altura, também podem contribuir para uma descarga. Assim como no caso dos raios descendentes negativos, uma vez que o canal aberto já está ionizado, é possível que haja descargas em sequência, mas não com a mesma intensidade.

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Imagem: INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

 

Tipos de ocorrências com  raios

  • Queda de raio diretamente no imóvel  

Se o para-raios estiver instalado no imóvel, o raio será desviado e descarregado na terra, onde sua tensão ficará no chão e em tudo o que estiver associado a ele.

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  • Queda de raio indireta sobre o imóvel

As sobretensões são geradas pelo campo magnético que está associado a corrente do raio encadeada nas partes metálicas condutoras do imóvel.

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  • Queda diretamente na linha 

A corrente do raio é fracionada em partes iguais nos dois sentidos, passando pelo transformador de Média/Baixa Tensão e gerando sobretensões, principalmente em tudo o que estiver ligado ao fio terra.

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  • Queda indireta na linha 

As sobretensões induzidas, de amplitude variável entre 3/5 kV, não possuem energia suficiente para dar origem a um incêndio, mas podem danificar equipamentos.

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Os riscos

Os riscos que envolvem raios e surtos de tensão de origem atmosférica são diversos e com variados riscos de gravidade, podendo carretar muitas perdas e danos, dentre eles:

Perda de equipamentos, com consequente interrupção de trabalho;

Dano parcial ou completo de um equipamento elétrico;

-  Incêndio de imóveis, com risco de perda de bens valiosos e risco à segurança das pessoas;

Morte de pessoas.

 

As tecnologias disponíveis atualmente no mercado consideram certo nível de imunidade para as sobretensões, conforme ilustrado no gráfico abaixo:

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O aspecto econômico, dos danos dos equipamentos, não deve ser subestimado. Além dos custos de reposição, é preciso considerar os prejuízos de interrupção de serviços, além de consequências mais graves, como riscos de morte, incêndio de imóveis, perda de bens de valor ou atrasos na produção em série.

 

Como se proteger com o DPS - Dispositivo de proteção contra surtos

Visando preservar os dispositivos eletrônicos, garantir a segurança das pessoas, proteger seus bens e melhorar o desempenho dos equipamentos elétricos domésticos, desde 1º de setembro de 2011 a Norma CEI 64/8, em sua Variante 3, considera a instalação de dispositivos de proteção contra surtos (DPS ou SPD – Surge Protection Device) também no quadro geral das unidades residenciais.

A principal função do DPS é de proteger as pessoas e os equipamentos contra as sobretensões, que podem incidir sobre a rede elétrica, desta maneira, o DPS torna-se a solução ideal para a proteção dos riscos de surtos de tensão, evitando acidentes e danos que muitas vezes podem ser irreparáveis.

O DPS é rápido de ser instalado, se comparado com outros sistemas de proteção contra sobretensões, é financeiramente viável, pois pode ser agregado em uma instalação pré-existente, e quando escolhido corretamente, exerce perfeitamente suas funções.

 

Para ficar mais fácil de entender pense que o DPS (Dispositivo de Proteção contra Surtos) é como se fosse um interruptor que é instalado em paralelo à rede elétrica, e que visa proteger da seguinte maneira:

Proteção em tensão nominal (ex. 230V): são interruptores abertos, com impedância elevada (teoricamente infinita) nas extremidades/cabos/pontas, no qual quando há presença de sobretensão passa rapidamente a valores baixíssimos (teoricamente 0 Ohms), fechando assim o interruptor, provocando curto-circuito e drenando a sobretensão para a terra, protegendo a linha em que estão inseridos os cabos. Quando a sobretensão já passou, a impedância sobe com a mesma rapidez e volta a atuar como um interruptor aberto.

 

Leia também: Série 7P – Dispositivo de Proteção contra Surtos

Lembre-se: o DPS é um equipamento que pode salvar seu painel elétrico, portanto precisam ter qualidade e segurança. #dicafinder