O documento discute os raios, sua formação e os perigos que representam. Também descreve vários sistemas de detecção de raios, como o Storm Tracker, LD-250 e EFM-100, que podem antecipar a ocorrência de raios e prevenir danos. Além disso, explica como funcionam para-raios, seus tipos e como atraem raios com segurança para o solo, protegendo construções.

1. E. E. PROFESSORA BEATHRIS CAIXEIRO DEL CISTIA
Trabalho de Física
Raios: Uso de Tecnologia Evita Mortes e Prejuízos
Nome: Wesley Germano Otavio Nº 41 Série: 3º B

2. Raios: Uso de Tecnologia Evita Mortes e Prejuízos
Antes de vermos como funciona a detecção de raios vamos entender
este fenômeno.
Os raios são umas das mais violentas manifestações da natureza.
Manifestação que, em uma fração de segundos, pode produzir uma carga de
energia tão alta cujos parâmetros podem chegam a:
 125 milhões de volts
 200 mil ampères
 25 mil graus centígrados
Para que um raio possa ocorrer é necessário que existam cargas de
sinais opostos entre nuvens ou entre nuvens e o solo, quando isso ocorre, a
atração entre as cargas é tão grande que provoca a descarga elétrica. Tais
cargas foram nomeadas de cargas positivas e cargas negativas por Benjamin
Franklin, por volta de 1750, século XVIII, quando esse realizou grandes
descobertas sobre a eletricidade. Além de identificar o sinal das cargas, positivas
e negativas, Franklin demonstrou de modo experimental que os raios são um
fenômeno de natureza elétrica.
Os raios podem ser classificados de acordo com sua origem, assim, eles
podem ser:
 Da nuvem para o solo;
 Do solo para a nuvem;
 Entre nuvens.
Um raio dura em média meio segundo. Nesse intervalo de tempo vários
fenômenos ocorrem, entre eles os fenômenos físicos e climáticos. De acordo
com a variação do clima os raios podem ser mais ou menos intensos. Algumas

3. regiões do planeta têm tendência para a formação de descargas elétricas,
originando os raios.
A formação de um raio ocorre de forma rápida e violenta. Essa formação
se dá a partir da grande diferença de potencial entre as cargas, positivas e
negativas, entre nuvens e o solo ou até mesmo entre nuvens, e quando o campo
elétrico de uma nuvem supera o limite de capacidadedielétrica do ar atmosférico,
que normalmente varia entre 10000 volts/cm e 30000 volts/cm, dependendo das
condições locais. O ar que está entre as cargas, ao se ionizar, torna-se condutor,
permitindo assim que ocorra uma forte descarga elétrica. Devido a essa forte
ionização do ar que está entre as cargas elétricas em movimento é que ocorrem
os chamados relâmpagos, que é a parte visual de um raio. A parte sonora ocorre
em virtude do aquecimento brusco e da rápida expansão do ar, produzindo assim
uma forte pressão que se manifesta através do trovão, parte sonora. Sendo
assim, relâmpago e trovão são conceitos diferentes, mas que tem origem no
mesmo fenômeno, o raio.
A ionização da nuvem ocorre em razão das milhares de colisões das
partículas de gelo que se encontram no seu interior, esta é uma das teorias
aceitas. Outra causa, que não exclui a primeira, estaria em efeitos resultantes da
diferença de condutividade elétrica do gelo em face das diferenças de
temperatura no interior da nuvem. Durante as colisões, as partículas de gelo se
rompem, perdendo elétrons e transformando em íons, o que torna a nuvem
eletricamente carregada.
Utilizando recursos da tecnologia para a previsão de raios
Muitas vezes por conta do desconhecimento de administradores de
empresas, clubes e fazendas, não há investimento em monitoramento para a
detecção e prevenção contra os raios. Situação que é bastante preocupante, já
que cada vez mais aumentam os danos causados pela incidência de descargas
atmosféricas no país.

4. Segundo dados divulgados em 2008, pelo Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais (INPE), os prejuízos giram em torno de R$ 1 bilhão anuais,
sendo R$ 600 milhões só no setor elétrico. Cerca de 50 milhões de raios caem
anualmente no Brasil, e em média, cem pessoas morrem por ano, após serem
atingidas por raios.
Já existem no país equipamentos que antecipam a ocorrência de raios
e ajudam na prevenção. O Storm Tracker, por exemplo, é um deles. Ele mostra
informações sobre os raios que caem dentro de uma área de 1 quilômetro.
Composto por uma antena, o equipamento pode ser instalado em uma torre ou
telhado. Os dados são enviados para uma placa de captura em um computador
com o software do equipamento instalado, que aponta em um mapa onde
ocorreram os raios.
Outro equipamento é o LD-250, que além de estimar a distância do sinal
de força recebido, anuncia tanto uma descarga atmosférica próxima, quanto uma
severa. Se uma descarga é detectada próxima ou excede o limite presente, o
som do alarme interno recebe a informação e ativa o alarme dos computadores
em um arquivo de notificação.
Já o EFM-100, faz o monitoramento num raio de 40 quilômetros. Quando
o campo eletromagnético é modificado por uma descarga elétrica, o aparelho
capta e manda os dados para o computador, registrando que haverá incidência
de raios na região monitorada, determinando que o local está perigoso e com
probabilidade de tempestade.
O aquecimento global é o principal responsável pelo aumento do número
de raios em diferentes países, tanto do hemisfério Norte quanto do Sul. Segundo
informações divulgadas pela Agência Espacial Norte-Americana (NASA), em um
modelo climático, onde foi aplicada uma atmosfera com o dobro da concentração
de dióxido de carbono (CO2) com aumento superficial de temperatura de 3°C,
houve uma intensificação das correntes ascendentes em tempestades, com
aumento na altitude onde os raios se formam e intensificação das tempestades,

5. sejam de raios ou tornados. O modelo também sugeriu um possível aumento das
queimadas produzidas por raios.
Informação que reafirma a necessidade do uso de tecnologias para um
monitoramento constante, como prevenção contra os prejuízos e mortes que os
raios podem causar.
Sistema de detecção de raios em tempo real na internet
Descargas elétricas, ou raios, podem ser acompanhados em tempo real
na internet através do site http://www.rindat.com.br/. Quem disponibiliza esses
serviços são o Grupo de Eletricidade Atmosférica (Elat), que faz parte do Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), e a Rede Integrada Nacional de
Detecção de Descargas Atmosféricas (Rindat), que atua com a Companhia
Energética de Minas Gerais (Cemig), a Furnas Centrais Elétricas (Furnas), o
Sistema Meteorológico do Paraná (Simepar), e também o Inpe.
O Elat, de acordo com as informações do seu site, é o pioneiro neste
serviço, atuando desde 2004. Os dois portais são parceiros e possuem uma rede
de sensores e centrais que permitem detectar em tempo real as descargas
atmosféricas nuvem-solo, isto é, a maior parte das descargas que atingem o
solo, em parte do território brasileiro.
Como mostra a imagem ao lado, a região sul, principalmente o Rio
Grande do Sul, está cheia de pontos que mostram a ocorrência de descargas
elétricas em intervalos de tempo variados. Desde a tarde desta quarta-feira
foram registrados estragos causados por temporais no Estado.
Funcionamento dos para-raios
Você sabe qual a função de um para-raios? Já se perguntou como ele
funciona? Um para-raios é uma haste de metal, comumente de cobre ou
alumínio, destinado a dar proteção aos edifícios atraindo as descargas elétricas

6. atmosféricas, raios, para as suas pontas e desviando-as para o solo através de
cabos de pequena resistência elétrica. Como o raio tende a atingir o ponto mais
alto de uma área, o para-raios é instalado no topo do prédio.
Chama-se também para-raios, ou descarregador, o aparelho destinado
a proteger instalações elétricas contra o efeito de cargas excessivas
(sobretensões) e descarregá-las na terra.
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.
Princípio de Funcionamento
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
Zona de proteção
Admite-se que a zona de proteção
desse tipo de para-raios é igual a um cone com
vértice na ponta da antena, raio no solo e altura
equivalente do chão à ponta da antena. O
vértice e a geratriz do cone forma um ângulo de
55º para estruturas com nível de proteção exigido para classe IV; para outros
níveis este ângulo varia em função da altura do captor em relação ao solo (ver
tabela - NBR-5419), conforme a figura ao lado.
Área de proteção de um para-raios.

7. Para descobrir o raio de proteção de um para-raio, utiliza-se a formula
R_p=h * operatorname{tan}, A onde h é a altura em metros e A o ângulo em
graus. Ou no modelo de fórmula Tang  = R / h
Outros Tipos de Para-raios
Para-raios de Melsens: Empregado para o mesmo fim que o para-raios
de Franklin, o para-raios de Melsens adota o princípio da gaiola de Faraday.
Consiste em envolver o edifício numa armadura metálica, aproveitando as linhas
arquitetônicas para a passagem da trama: barras de ferro verticais e horizontais.
No alto da construção, as barras verticais juntam-se em feixes, os quais se ligam
ao solo, no outro extremo, por uma série de chapas de terra.
Para-raios em instalações elétricas: Na proteção de instalações
elétricas, o para-raios, ou descarregador, é colocado num ponto da instalação
em que se forme um máximo da onda de tensão elétrica. Na instalação, intercala-
se um dispositivo que obrigue a onda de corrente elétrica, em quadratura com a
onda de tensão elétrica, a ter uma inversão nesse ponto. Os tipos de para-raios
empregados em instalações elétricas são: de antena, de rolos, de peróxido de
chumbo e eletrolítico.
Inibidor de raios: O inibidor de raios é um elemento
de protecção que, ao contrário do para-raios, evita a
formação do traçador através do qual se produz a descarga.
Deste modo impede o processo natural de formação do raio
numa área determinada.
Os para-raios tradicionais protegem as estruturas
mas não podem evitar os efeitos negativos da indução
electromagnética causada pela grande energia que se
transmite durante a descarga, de que todos os aparelhos existentes, tanto
Exemplo de Inibidor de
Raios (Lightning-
Inhibitor) em um
aeroporto.

8. eléctricos como telefónicos, informáticos, electrónicos, etc. se ressentem em
maior ou menor medida, e que pode mesmo causar a sua completa destruição.
O inibidor de raios proporciona protecção não só contra os raios mas
também contra os efeitos das induções electromagnéticas, dado que é capaz de
evitar o processo natural de formação do raio na zona protegida.
A terra e a nuvem actuam como duas placas de um condensador, e
quando a tensão entre placas aumenta suficientemente alcança-se um ponto de
ruptura e produz-se o raio. O tempo de queda do raio é praticamente instantâneo,
mas o processo de formação do traçador pode durar alguns minutos. O princípio
físico de actuação do inibidor de raios está baseado na descarga deste
condensador de forma controlada e constante durante esse tempo, através de
um fluxo eléctrico da ordem dos miliamperes que se produz na sua cabeça para
a ligação à terra em momentos de campo eléctrico "entre placas" elevado,
situação que se apresenta quando há uma trovoada.

9. Conclusão
As consequências das descargas elétricas de um raio podem ser
desastrosas, em razão da grande quantidade de energia que é liberada durante
a descarga. Foram criados vários dispositivos que protegem contra os raios,
porém o mais conhecido deles é o para-raios, criado por Benjamin Franklin após
a descoberta da eletricidade e do raio.
O para-raios, uma estrutura metálica fina e pontuda, tem a finalidade de
proteger construções e instalações, como casas, edifícios, depósitos de
combustíveis e linhas de transmissão de energia elétrica. Essas estruturas
metálicas destinam-se a oferecer à descarga elétrica um caminho seguro entre
a nuvem e o solo.
Outras medidas preventivas podem ser tomadas no intuito de manter-se
seguro contra raios. Medidas como:
Evitar condutores, tais como: antenas, água, materiais elétricos, etc.
Durante uma tempestade evitar lugares abertos, não ficar sob árvores,
elevações, etc.
Não tomar banho, pois no caso de uma descarga de alto potencial a
água pode conduzir energia elétrica.

10. Bibliografia
 Sistema de detecção de raios em tempo real na internet – ClicRBS.
Disponível em:
<http://www.clicrbs.com.br/especiais/jsp/default.jsp?uf=1&local=1&espid
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 Raios – Sociedade Brasileira de Física. Disponível em:
<http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol2/Num1/raios.pdf>. Acesso em:
06/04/2014.
 Raios – Brasil Escola. Disponível em:
<http://www.brasilescola.com/fisica/raios.htm>. Acesso em: 06/04/2014.
 Ferramentas Gerenciais, uso da tecnologia na previsão de raios pode
evitar mortes. Disponível em:
<http://www.diadecampo.com.br/zpublisher/materias/Materia.asp?id=229
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 Para-raios – Wikipédia. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Para-
raios>. Acesso em: 06/04/2014.
 O funcionamento do para-raios – Mundo Educação. Disponível em:
<http://www.mundoeducacao.com/fisica/o-funcionamento-
pararaios.htm>. Acesso em: 06/04/2014.
 O Para-raio – Brasil Escola. Disponível em:
<http://www.brasilescola.com/fisica/o-pararaios.htm>. Acesoo em:
06/04/2014.