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FACULDADE ANHANGUERA DE TAUBATÉ
PARA RAIOS
14 outubro de 2016
PARA-RAIOS
Durante
as
tempestades
observa-se
queda
da
temperatura e aumento da umidade relativa do ar, o que
diminui suas propriedades dielétricas.
Ao mesmo tempo, o movimento das nuvens provoca um
aumento do potencial elétrico entre elas e o solo.
Esses
dois
fatores
contribuem
para
eventual
transferência de cargas elétricas entre nuvem e solo, isto
é, uma descarga elétrica de curta duração e de alta
intensidade. Para evitar danos materiais e baixas são
utilizados os pára-raios
PARA-RAIOS
 Para-raios
É um elemento metálico situado a determinada altura e
eletricamente ligado à terra, de forma que as descargas
ocorram pelo caminho mais fácil, protegendo as suas
imediações.
PARA-RAIOS
PARA-RAIOS
 Raio, Relâmpago, Trovoada e Descarga Elétrica
 Raio: é uma gigantesca faísca elétrica, dissipada
rapidamente sobre a terra, causando efeitos danosos.
 Relâmpago: é a luz gerada pelo arco elétrico do raio.
 Trovoada: é o ruído ( estrondo) produzido pelo
deslocamento do ar devido ao súbito aquecimento
causado pela descarga do raio.
PARA-RAIOS
 Descarga Atmosférica: descarga elétrica de origem
atmosférica entre uma nuvem e a terra ou entre nuvens,
consistindo em um ou mais impulsos de vários
quiloamperes.
PARA-RAIOS
Os raios, apesar da sua importância prática, do interesse
que desperta e da frequência com que ocorre, ainda é
um fenômeno pouco compreendido e objeto de intensas
pesquisas.
A forma mais comum de raio ocorre em nuvens do tipo
cúmulo-nimbo. Estas nuvens surgem em dias quentes de
verão,
geralmente
no
final
tempestades violentas e rápidas.
da
tarde, provocando
PARA-RAIOS
As cúmulos-nimbos funcionam como geradores de
energia elétrica.
A região próxima do topo da nuvem fica com excesso de
cargas positivas e a base fica com excesso de cargas
negativas.
Estas cargas ficam separadas por alguns quilômetros de
distância e o campo elétrico entre elas pode atingir
valores muito altos.
PARA-RAIOS
O solo é um bom condutor elétrico. A carga negativa na
base da nuvem, entre 500m e 1km de altura, repele os
elétrons na superfície abaixo, que se torna positiva.
A situação neste ponto é a seguinte: uma carga positiva
no solo, separada por uma camada de ar de uma carga
negativa na base da nuvem.
À medida que a nuvem se desenvolve, vai aumentando a
carga na base e o campo elétrico entre a base da nuvem
e o solo vai ficando cada vez mais intenso.
PARA-RAIOS
PARA-RAIOS
O crescimento do campo elétrico entre a nuvem e o solo
pode provocar ionização do ar. Embora o ar seja um
excelente isolante elétrico o ar ionizado é um excelente
condutor. Mas a ionização não ocorre de uma vez só.
A ocorrência do raio começa pela formação de um
"caminho" ou "guia" (leader) de ar ionizado entre a
nuvem e o solo.
PARA-RAIOS
A partir da base da nuvem surgem segmentos de ar
ionizado, com fraca luminosidade.
Cada segmento se forma a partir da base do anterior e
vai na direção do solo. Estes segmentos podem ter de 3
a 200m de comprimento e são formados em intervalos de
mais ou menos 50µs.
Na literatura técnica este "caminho" é chamado stepped
leader, que significa "guia segmentado“.
PARA-RAIOS
A velocidade média de propagação do stepped leader em
direção ao solo é de 150km/s.
No início de um novo segmento pode ocorrer uma
ramificação. Cada um dos braços da ramificação
continua a gerar novos segmentos, dando ao raio a sua
forma característica.
PARA-RAIOS
PARA-RAIOS
À medida que a extremidade do stepped leader se
aproxima do solo, o campo elétrico fica cada vez mais
intenso.
Quando atinge uma altura em torno de 20m, o campo
torna-se suficientemente intenso para fazer surgir uma
descarga entre o solo e a ponta do stepped leader.
PARA-RAIOS
PARA-RAIOS
Esta descarga pode ser iniciada a partir de algum objeto
pontudo, como uma torre ou uma árvore, e completa o
canal de ar ionizado – bom condutor – entre a base da
nuvem e o solo.
Então, ocorre a descarga principal (return stroke). Nesta
descarga a ionização se propaga do solo para a base da
nuvem com uma velocidade de 80.000km/s, com
correntes da ordem de 20kA, mas que podem chegar a
110kA, e dissipando no ar a energia de 100kJ por metro.
PARA-RAIOS
Toda esta energia aquece o ar violentamente e cria uma
onda de choque que ouvimos como trovão.
PARA-RAIOS
Embora o raio possa terminar com o return stroke, o mais
comum é ocorrer uma série de descargas consecutivas.
Alguns centésimos de segundo após a primeira descarga
pode formar-se um novo caminho que drena carga de
uma região próxima da origem do stepped leader.
Esta segunda ionização é chamada de dart leader e
percorre o mesmo caminho que a anterior mas com uma
velocidade muito maior (~ 2.000km/s), atingindo o solo
em aproximadamente 2ms.
PARA-RAIOS
Quando o caminho entre a nuvem e o solo se completa,
ocorre um segundo return stroke. Este processo pode se
repetir diversas vezes.
Em geral, ocorrem 3 ou 4 descargas, mas já foram
observadas mais de 20 descargas em um mesmo raio.
O tempo entre uma descarga e outra é muito pequeno e
o olho não consegue perceber. A impressão que causa é
de uma única descarga prolongada, às vezes com um
efeito estroboscópico.
PARA-RAIOS
Concluindo, o raio surge como uma descarga que
neutraliza parte da carga acumulada na base da nuvem.
Embora o processo que inicia o raio comece pela base
da nuvem, não podemos pensar no raio como algo que
"cai". O transporte de massa é muito pequeno.
A energia que é liberada é de natureza elétrica e não
importa muito de que direção ela vem. De qualquer
modo, a maior parte da energia é liberada durante o
return stroke em que a ionização se propaga do solo para
a nuvem.