Proteção contra tempestades e sobretensões. Parte 1

As estatísticas dizem que uma tempestade é um dos fenômenos naturais mais perigosos para os humanos. Na cidade, a habitação e os serviços comunitários estão a pensar na nossa protecção. Mas em uma casa de campo, toda a responsabilidade recai sobre nós. Falaremos sobre como se defender adequadamente neste artigo..

Proteção contra raios e sobretensão

A melhor proteção para uma pessoa contra uma tempestade é a própria casa de campo, é claro, se essa casa estiver devidamente protegida. E sem proteção, pode se tornar uma fonte de perigo adicional. Todos os riscos que uma tempestade representa para uma casa de campo podem ser divididos em dois grupos: externos e internos. Tudo o que está associado a um raio direto na casa pertence aos externos. Os riscos internos estão associados às consequências do impacto do raio nas redes internas. Infelizmente, não existe um remédio universal. Cada grupo de risco terá que desenvolver seu próprio sistema. E apenas a presença simultânea de tais sistemas pode fornecer proteção real contra o perigo representado por uma tempestade..

Proteção externa contra raios

A invenção do pára-raios costuma ser creditada ao presidente americano Franklin. Na verdade, o presidente não inventou nada, e um experimento de física muito significativo foi realizado sob suas instruções. Durante uma tempestade, uma pipa foi lançada ao céu, à qual uma chave de metal foi amarrada. Um raio atingiu a chave e a corda na qual a pipa estava presa queimou. Assim, a natureza física do raio foi estabelecida. E como se trata de uma descarga elétrica, ficou claro como lidar com tal perigo. E então os primeiros pára-raios foram desenvolvidos. É verdade que o objetivo não era proteger casas particulares. Mesmo assim, o presidente enfrentou tarefas de Estado. E o tesouro sofreu grandes danos com incêndios e explosões em depósitos de munições, que aconteciam frequentemente depois que um raio os atingia..

A natureza elétrica dos raios agora é bem conhecida por qualquer aluno. Portanto, estamos mais interessados ​​em outro resultado da experiência do presidente. A corda está queimada, o que significa que a corrente está alta. Portanto, a fim de desviar a energia elétrica que entrou no pára-raios (pára-raios), você precisará de um condutor de baixo confiável que não acenda, como uma corda.

Proteção contra raios e sobretensão

Desde a infância, nos acostumamos ao fato de que um pára-raios é colocado no telhado para proteção contra raios. Devo dizer que este termo está desatualizado e não corresponde às funções que lhe são atribuídas. Na verdade, o trovão é um sinal acústico. Portanto, um dispositivo chamado para-raios não tem nada a ver com isso. O objetivo de tais dispositivos é um – levar uma descarga elétrica. Portanto, seria mais correto chamar tais dispositivos de pára-raios ou pára-raios. No entanto, é possível e mais generalizado – uma tempestade. Todos esses termos são sinônimos e descrevem dispositivos que possuem a mesma funcionalidade. Vamos considerar os tipos mais populares de pára-raios a seguir..

Pára-raios

Este é talvez o projeto mais antigo e comum de um pára-raios. Apenas uma haste de algum comprimento e espessura. Os parâmetros da barra são determinados pela estrutura que protege. No entanto, pode haver designs bastante fantasiosos. Mas isso é apenas decoração, eles não afetam a funcionalidade. Mais precisamente, eles não deveriam. Na realidade, tais decorações podem comprometer a resistência da estrutura ou ter outras consequências indesejáveis. Por exemplo, a umidade pode se acumular ali, o que acelera a corrosão e, portanto, reduz a vida útil do para-raios..

Proteção contra raios e sobretensão

Cada haste de para-raios possui parâmetros que são determinados pela área protegida. Ele é instalado de forma a ficar mais alto que o objeto protegido. É claro que um pára-raios de haste, instalado em um local arbitrário, pode não fornecer proteção eficaz para toda a casa, especialmente quando a casa é grande e tem um formato complexo. A metodologia de cálculo é apresentada no maravilhoso documento RD 34.21.122–87 “Instruções para o arranjo de proteção contra raios de edifícios e estruturas.” Ele leva em consideração tudo, a frequência das tempestades em uma determinada região, a finalidade da construção, seus parâmetros físicos, etc..

Para uma casa de campo média em nossas latitudes médias, uma estimativa simples pode ser feita. Construa um cone do topo do pára-raios. O ângulo de formação geralmente é de 45 graus. Se você calcular com precisão, de acordo com as instruções acima, pode haver uma diferença de 1 a 5 graus em uma direção ou outra..

Pode surgir a pergunta: o que fazer se o cone reconstruído não cobre toda a estrutura? É muito simples aqui – você precisa instalar pára-raios adicionais de forma que todos juntos cubram a estrutura protegida. Todos eles podem ser reduzidos a um único terreno. Mas você precisa se lembrar que tal conexão deve ser confiável e atender aos requisitos do condutor inferior..

Pára-raios de fio catenário

Para objetos alongados, você pode usar outro tipo de pára-raios, que é chamado de fio catenário. Eles consistem em um cabo de metal resistente que é conectado a dois ou mais suportes. Se construirmos cones ao redor dos dois suportes terminais de acordo com as regras semelhantes aos pára-raios de bastão, e então impormos dois planos sobre eles ao longo do cabo, teremos uma zona de proteção, que é fornecida por um pára-raios de fio catenário. Se tivermos uma estrutura complexa da casa, então pode haver mais suportes, e o cabo será colocado de acordo com sua geometria. Por exemplo, ao longo da viseira do telhado.

Proteção contra raios e sobretensão

Em princípio, esse pára-raios pode proteger não apenas uma casa de campo, mas também todo o território adjacente. Isso pode ser necessário, por exemplo, se for usado um sistema avançado de irrigação ou iluminação que contenha um número suficiente de componentes eletrônicos caros. Dois mastros fortes são instalados mais alto, e um cabo é esticado entre eles, que é conectado ao solo por um condutor descendente de um lado.

Para-raios de malha

Muitas casas de campo têm telhado de metal. Existe uma tentação, por que não usá-lo como um pára-raios? Na verdade, isso é bem possível, basta levar em consideração alguns recursos. Se nos lembrarmos da experiência de Franklin, então sua corda queimou. Portanto, com uma espessura de metal baixa e má ligação entre as chapas com cobertura metálica, o mesmo pode acontecer. Se, por exemplo, um papelão ondulado confiável for usado, tudo ficará bem. Claro, tal telhado de metal deve ser conectado com um condutor de terra para baixo.

No caso de o material do telhado ser um dielétrico, existe outra solução, que é chamada de pára-raios de malha. Colocamos uma malha de metal no topo do telhado, que funcionará como um pára-raios. Você pode fazer o mesmo quando não houver confiança na confiabilidade de um telhado de metal.

Proteção contra raios e sobretensão

Para a organização de tais pára-raios, geralmente é usada uma tela de aço. O tamanho das células não é medido com muita frequência, mas há uma limitação – não mais do que 6×6 m. A espessura do fio deve ser de pelo menos 5 mm.

O método de fixação da tela também é importante. Independentemente do material do telhado, é melhor fixar tal malha em isoladores especiais. E, claro, é necessário garantir uma conexão confiável com o condutor de baixada..

Proteção ativa contra raios

Os designs de pára-raios, considerados acima, estão em operação há muitas dezenas ou mesmo centenas de anos. Seus prós e contras são bem conhecidos, seus projetos foram elaborados. No entanto, vivemos em uma época de todos os tipos de inovações técnicas. E eles não podiam deixar de aparecer no campo da proteção contra tempestades. Os primeiros desenvolvimentos bem-sucedidos datam da década de oitenta do século passado. Então, um grupo de entusiastas teve a ideia de fazer um dispositivo fundamentalmente novo. Os pára-raios geralmente capturam raios aleatórios. A proteção pode se tornar mais eficaz se você aprender a atrair raios, ou seja, tornar a proteção contra raios ativa.

Proteção contra raios e sobretensão

O princípio de operação é descrito de forma simples. A primeira coisa que esse dispositivo deve ser capaz de fazer é identificar uma situação antes da tempestade. É determinado pela intensidade do campo elétrico entre a nuvem e o solo. Mais importante ainda, a intensidade do campo elétrico pode ser medida, o que significa que o valor crítico pode ser determinado. Em segundo lugar, quando o perigo é identificado, ou seja, o valor crítico da intensidade do campo elétrico é atingido, o dispositivo deve realizar as ações necessárias, ou seja, simplesmente provocar um raio.

Estruturalmente, esse dispositivo, geralmente chamado de para-raios, parece muito simples. Na verdade, é um pára-raios de haste, ao qual é adicionado mais um contato, que é isolado da haste. Uma lacuna é estabelecida entre o contato e a haste, que corresponde ao valor crítico de tensão. Quando o valor crítico é atingido, ocorre uma quebra ou descarga do arco entre o contato e a haste. Este é o canal pelo qual o raio deve descarregar. Após a descarga, a intensidade do campo diminui.

A principal vantagem desse sistema é a área que ele protege. Normalmente, esse sistema é projetado para proteger uma área com um raio de cerca de cem metros ao redor do terminal aéreo, o que é muito mais do que quando se usa um pára-raios padrão..

Proteção contra raios e sobretensão

Há outra vantagem de tais sistemas, que muitas vezes é comparada à confiabilidade. O relâmpago por si só não é muito previsível, como a maioria dos fenômenos naturais. E a hora de um raio em um sistema de proteção contra raios é ainda mais impossível de prever. Portanto, tal evento pode ser esperado por meses ou até anos. É claro que não pode haver confiança na capacidade de serviço de tal sistema e, no momento mais crucial, ele pode simplesmente não funcionar. O sistema deve passar por manutenção e verificação regulares. E se nada acontecer, essas obras são tratadas sem a devida atenção..

Os sistemas de proteção contra raios ativos são outra questão. Primeiro, eles têm uma função de teste integrada. Se você tiver dúvidas sobre o desempenho do sistema, basta pressionar um botão e verificar se tudo está funcionando corretamente. Em segundo lugar, o sistema possui um contador de descarga. É sempre bom saber quantas vezes o sistema já protegeu uma casa, principalmente considerando o custo dos sistemas de proteção ativa contra raios, que começa a partir de 120 mil rublos.

Proteção de casas e praças

Uma casa de campo geralmente não é construída em um campo aberto. De uma forma ou de outra, uma fazenda familiar inteira está sendo formada ao redor dela. Isso poderia ser uma garagem, um galpão de estoque, ou talvez uma estufa ou até mesmo um pequeno galinheiro. Além disso, arbustos e árvores frutíferas podem ser plantados no local. Se, neste caso, apenas a própria casa de campo está protegida de trovoadas, isso não é suficiente para uma segurança total. Se um raio atingir uma árvore ou galpão, também é perigoso para a casa. As distâncias são pequenas e o fogo pode se espalhar para outros edifícios, incluindo a própria casa.

Você pode, é claro, proteger cada edifício de uma tempestade separadamente. Mas uma abordagem integrada seria uma solução racional. Para isso, é necessário determinar a área que requer proteção contra trovoadas e só então selecionar os sistemas de proteção contra raios. Uma decisão racional é sempre individual. Em alguns casos, será apropriado instalar um sistema de proteção ativa contra raios caro, em outros é suficiente instalar vários pára-raios mais baratos. Além disso, ao mesmo tempo, é permitido o uso de vários tipos de pára-raios, que levarão em conta tanto as dimensões geométricas do objeto quanto os materiais de que são feitos..

Proteção contra raios e sobretensão

Pode acontecer que não haja nenhum pára-raios na própria casa de campo. O pára-raios instalado em uma árvore alta ou em um mastro especial protegerá a casa e todos os edifícios do quintal.

Nesta parte do artigo, discutimos a proteção em uma situação em que um raio atingiu diretamente a casa. Mas se um raio atingir as linhas de energia em algum lugar a um quilômetro de casa, também não ficará sem consequências. Como proteger a casa desse perigo, consideraremos na próxima parte.

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