A fim de proteger a infraestrutura residencial das descargas de eletricidade atmosférica, foram desenvolvidas várias soluções técnicas eficazes. Hoje vamos dizer em quais casos é necessário um dispositivo de proteção contra raios para uma casa particular, em quais elementos o sistema consiste e como instalar corretamente.
Tarefas e princípio de operação
Todos os anos, mais de dez milhões de tempestades ocorrem na Terra, durante as quais até trinta bilhões de raios elétricos ocorrem na atmosfera, um terço dos quais são descarregados diretamente na superfície do planeta. A maior parte dos fenômenos de tempestades ocorrem em grandes áreas de água, no entanto, na área continental, a atividade de tempestades também é bastante alta e ao mesmo tempo territorialmente heterogênea. Os mapas de duração de tempestades e o número provável de descargas atmosféricas em um objeto determinam a necessidade de construção de dispositivos de proteção contra raios e seu tipo. De acordo com as normas, a proteção contra raios da categoria III é usada para edifícios isolados no campo..
Acredita-se que a descarga do raio flui ao longo do caminho de menor resistência, e a única função do pára-raios é criar esse mesmo caminho contornando as partes vulneráveis da estrutura do edifício. Isso não é totalmente correto: o ar ao redor dos condutores em forte ascensão é ionizado, o que diminui a intensidade do campo elétrico, ou seja, pela própria presença de espirais com boa condutividade, reduz a probabilidade de uma descarga. Quando o campo elétrico é tensionado além do limite, o sistema de proteção contra raios redireciona a corrente do raio para o solo, evitando que ela passe pelos elementos estruturais do edifício, causando sua destruição, ameaçando a saúde e a vida das pessoas em seu interior..
Dispositivo pára-raios: 1 – pára-raios; 2 – área protegida; 3 – condutor de baixada; 4 – loop de terra
Uma estrutura de proteção contra raios, via de regra, é representada por um objeto metálico elevado e possui uma área de efeito limitada. A área do espaço, na qual é provável que ocorra a absorção de uma descarga elétrica, tem uma configuração geométrica complexa, para a qual um método de cálculo inequívoco não foi determinado. Na prática, são usados os valores tabulares estabelecidos na norma RD 34.21.122-87 e refinados pela norma da International Electrotechnical Commission IEC 62305. Na primeira aproximação, a área protegida por um pára-raios é um cone, cujo topo coincide com o ponto superior do pára-raios, e o raio de base é determinado pelas relações indicadas nas tabelas.
Proteção da casa e dos equipamentos elétricos contra trovoadas: 1 – queda de raio à distância nas linhas de transmissão; 2 – consumidores elétricos; 3 – golpe direto no pára-raios; 4 – loop de terra
Elementos básicos de proteção contra raios
Apesar da aparente primitividade, o sistema de proteção contra raios de um edifício consiste em vários componentes, cada um dos quais desempenhando uma função específica. O elemento principal é um pára-raios, que se eleva a uma altura suficiente para fornecer a zona de proteção necessária.
Ao contrário da crença popular, um mastro ou outra estrutura de suporte de um terminal aéreo não é o principal elo condutor através do qual a corrente elétrica flui para o solo. Um cabo de aço ou fio de metal com diâmetro de 6 mm ou mais é preso ao pára-raios por meio de grampos de parafuso ou soldagem. O condutor deve ser direcionado para o loop de aterramento ao longo do telhado ou parede do edifício.
1 – haste de pára-raios; 2 – fixação em pára-raios; 3 – mastro de pára-raios; 4 – condutor descendente
O terceiro elemento de proteção contra raios é um loop de aterramento, que é combinado com os principais condutores de aterramento, desde que os condutores de proteção sejam separados do zero de trabalho. Em contraste com o circuito principal, os requisitos de condutividade dos eletrodos de aterramento de proteção contra raios são menos rigorosos. Contornos em objetos civis não requerem medidas de controle obrigatórias.
Dispositivo externo de proteção contra raios
Existem três tipos de pára-raios: haste, catenária e malha. O primeiro tipo, via de regra, é representado por um tubo com diâmetro de 40 mm, dividido em seções de 3-4 m para conveniência de construção. Os links são conectados em flanges ou acoplamentos de encaixe. A prática mostra que a haste tem estabilidade suficiente a uma altura de até 8-9 metros; um mastro mais alto deve ser reforçado com cabos de sustentação. A maioria dos sistemas de proteção contra raios para edifícios isolados com telhado não metálico são baseados em pára-raios..
O segundo tipo de pára-raios é um fio de metal ou cabo com espessura de 8 mm ou mais, esticado ao longo da crista do telhado em postes de madeira com cerca de meio metro de altura. A distância permitida entre os postes é de 8 metros, com um comprimento maior do cabo deve ser esticado dos postes ao solo, ou então devem ser instalados elementos de suporte adicionais. Com comprimento de cabo de até 10 metros, ele pode ser conectado ao aterramento apenas de um lado, para pára-raios mais longos – necessariamente nos dois lados. A proteção contra raios com fio catenário é usada em telhados que não possuem elementos não metálicos projetando-se acima da crista..
A tela de proteção contra raios é usada em telhados não metálicos com uma inclinação inferior a 8: 1. A malha é constituída por fio de aço com malha de pelo menos 12×12 m, todas as interseções são conectadas por soldagem. A cobertura metálica do telhado também pode funcionar como malha de proteção contra raios. Este tipo de proteção contra raios requer a integração obrigatória de todos os elementos metálicos da cobertura em uma única rede com conexão a condutores de aterramento pelo menos a cada 100 m ao longo do perímetro do edifício..
Todos os dispositivos de suporte de carga e de suporte dos pára-raios devem ter resistência mecânica suficiente e resistência às cargas de vento. Os mastros verticais de pára-raios de haste necessariamente requerem uma fundação de concreto armado, bem como a fixação nas paredes mais próximas em pelo menos dois pontos. Os racks de receptores de cabos devem ser equipados com suportes oblíquos localizados nas laterais das forças de tração. A fixação das estruturas de suporte não deve ser feita na cobertura ou torneamento, mas nos elementos embutidos do telhado.
Aterramento básico
As regras para projetar proteção contra raios preveem principalmente o uso de fundações de edifícios como aterramento. Para tal, devem ser cumpridas duas condições: ligação elétrica entre todos os elementos da armadura e saída da barra de contacto para ligação, bem como ausência de impermeabilização externa de epóxi ou polímero. Além disso, as fundações não podem servir como condutores de aterramento naturais com a umidade natural do solo a uma profundidade inferior a 3%.
Na ausência de condutores de aterramento naturais, um circuito é feito com uma condutividade normalizada de no máximo 20 ohms. Como regra, dois eletrodos com uma seção transversal de pelo menos 100 mm são suficientes2 e um comprimento de 3 metros, cravado verticalmente no solo. Os mesmos eletrodos podem ser colocados horizontalmente pelo método de feixe, mas deve haver pelo menos três deles. Os eletrodos do circuito devem ser colocados a uma distância não inferior a 5 metros um do outro e a não menos que 5 metros de quaisquer serviços subterrâneos, caminhos de pedestres, locais de presença constante de pessoas e animais. Neste caso, a localização do circuito deve ser selecionada de forma que o comprimento do condutor entre ele e o para-raios seja mínimo.
Proteção interna contra raios
O fenômeno denominado deriva de alto potencial pode ocorrer não apenas com a participação de estruturas de edifícios, para cuja proteção se destinam os dispositivos externos de proteção contra raios. Tubos de gás, qualquer comunicação de metal e fios de linhas elétricas aéreas também são perigosos. Portanto, todas as entradas de estruturas metálicas na casa devem ser aterradas..
SPD (dispositivo de proteção contra sobretensão) é projetado para proteger circuitos de raios e comutação de tensões
A proteção da linha de entrada de ar na casa é protegida por dispositivos elétricos especiais chamados pára-raios. No momento, eles são produzidos em série em uma versão compacta e podem ser instalados em blindagens modulares em combinação com outros dispositivos de proteção. A proteção básica contra raios é fornecida por pára-raios classe 1, classe 2 é fornecida para proteger a fiação e, para proteger eletrodomésticos, a instalação de dispositivos classe 3 é necessária.
Proteção contra raios em casa: instalação de um pára-raios
Instalação de um pára-raios é essencial para proteger nossa casa e família contra os raios. Um pára-raios oferece a máxima proteção, pois conecta os perigos que vem do céu diretamente à terra, num tempo reduzido e com a maior segurança possível. Além disso, é baixo custo, fácil de instalar e oferece respostas rápidas e eficazes. Uma instalação de pára-raios é forte recomendação para a segurança da sua casa.
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Como funciona a instalação de um pára-raios em casa? Quais são os principais elementos e procedimentos envolvidos? Será que é obrigatório ter um pára-raios para proteger nossa casa de raios?