curiosidade o que você precisa saber sobre raios e relâmpagos

UN-REPLAN REFINARIA DE PAULÍNIA

RELÂMPAGOEnergia da natureza

A partir de um estudo desenvolvido por diversas áreas da UN-Replan, foi produzida esta apresentação sobre descargas atmosféricas - os relâmpagos.

Utilizada em nossos Diálogos Diários de Segurança, a mesma se destina a mostrar, de forma didática, fatos e dados sobre este fenômeno da natureza, auxiliando na prevenção de acidentes.



[de re + o radical latim lampare ‘fulgir’, ‘brilhar’]

Luz intensa e rápida produzida pela descarga

elétrica entre duas nuvens, e que, geralmente, precede o

ruído do trovão.

(Dicionário Aurélio)

Relâmpago



Fonte: Revista Superinteressante

A cada segundo, cerca de cem mil raios caem sobre a terra, produzidos por cerca de duas mil tempestades, conforme dados do Lightning Mapper Sensorda NASA.



A maior tempestade de raios conhecida foi a de março de 1993 sobre a Flórida, nos Estados Unidos: cerca de cinco mil raios por hora durante um dia inteiro.



Características dos raios envolvendo corpos humanosA pele humana, capas plásticas de chuva, botas de borracha e outros tipos de isolações não exercem nenhum efeito isolante contra a incidência de raios, e o corpo humano representa um condutor de aproximadamente 300 ohms da cabeça aos pés.

Descargas superficiais ocorrem ao longo do corpo humano ao gradiente de tensão de cerca de 250 kv/m.A corrente de raio que atinge a cabeça da pessoa se desenvolve de duas formas: por condução através do corpo e na forma de descargas superficiais ao longo do corpo.

As descargas superficiais provocam queimaduras na forma de marcas ao longo do corpo, que são facilmente curadas.

A corrente de condução através do corpo humano causa parada cardíaca e respiratória, geralmente resultando em morte.



Problemas de segurança em acidentes com raios

Classificação e quantidade de pessoas atingidas(dados de pesquisa)



Características dos raios envolvendo corpos humanos

As peças metálicas ao longo do corpo acentuam as descargas de superfície e tendem a reduzir a corrente de condução.

É o próprio corpo humano, e não qualquer peça de metal, que atrai a descarga atmosférica. Objetos erguidos acima da cabeça amplificam esse efeito de atração.

Somente descargas diretas ou laterais provocam morte, causada pela passagem de uma corrente de condução elevada através do corpo humano.



Características dos raios envolvendo corpos humanos

Em 11% dos acidentes com descargas diretas e laterais, pessoas agachadas ou sentadas são mortas ou gravemente feridas. Tais posturas não são seguras o suficiente para evitar a incidência de descargas.

A permanência próxima a objetos como árvore, mastro de barracas, chaminés, etc., que não são equipados com captores e condutores de descida, é mais perigosa do que permanecer em campo aberto.



O interior de uma gaiola de Faraday é um espaço seguro, dentro do qual os raios não penetram. Na vida cotidiana, carros, ônibus, trens e prédios de concreto representam espaços seguros.No interior de edifícios de madeira e pequenas cabanas, é recomendável permanecer afastado pelo menos um metro das paredes, pilares e teto.


Recomenda-se também, em qualquer tipo de edificação, manter afastamento de um metro de linhas elétricas e telefônicas, bem como de todo dispositivo ou aparelho elétricos a elas conectado, pois há a probabilidade de que surtos atmosférico que se propaguem ao longo de tais linhas causem danos às pessoas a elas adjacentes.

Simulação da gaiola de Faraday,no Museu de Ciência de Boston




Acidentes com descargas diretas ou laterais freqüentemente ocorrem quando as nuvens

de tempestade estão ainda distantes e os trovões são ouvidos ao longe, ou quando as

nuvens parecem já ter se distanciado bastante.

Quando os acidentes ocorrem, deve-se proceder á reanimação artificial e massagem cardíaca externa. Se a respiração e a pulsação das vítimas são restabelecidas, a operação de salvamento é quase sempre bem sucedida, e elas se recuperam, sendo todos os danos curados depois de um certo tempo.



Guia de segurança contra os perigos do raio

Permaneça dentro de prédio, carros, ônibus, trens e cabanas.Na falta desta opção, entre e permaneça em área protegida por objetos altos, como linhas elétricas aéreas, em área delimitada por um ângulo vertical de 45 graus em relação aos seus pontos mais altos.



Quando estiver em terreno aberto e plano, desvencilhe-se de todos os objetos longos, como guardas-chuvas,varas de pesca, tacos de golfe.Não remova peças metálicas que esteja portando ou vestindo.Se você prever a iminência de um raio, deite-se imediatamente. Em casos usuais, abaixe-se o máximo possível, observe a atividade atmosférica e procure em torno por edifício ou objetos altos que possam construir uma área protegida. Ao ouvir trovões, dirija-se a edifícios ou áreas protegidas.


Quando ingressar em área protegida por objetos altos, mantenha, com relação a estes, distância de mais de dois metros a abaixe-se o máximo. Em caso de árvores altas, mantenha no mínimo dois metros de distância de galhos e folhas.

Permaneça em área segura até ter certeza de que os trovões realmente acabaram.




Proteção contra raiosA tradicional recomendação de não se abrigar sob árvores é mantida, pois se um raio tiver de cair, as árvores, num campo aberto, são o local mais provável para isso acontecer. O melhor que a pessoa pode fazer, por mais estranho e constrangedor que pareça, é deitar completamente no chão, pois com isso a massa corporal (que é 80% constituída de água) se espalha e fica equalizada com o solo, deixando de haver a diferença de potencial elétrico que atrairia o raio.



Há mais chance de que algum outro objeto nas proximidades seja mais atrativo para a corrente elétrica.



Proteção contra raiosNo campo de futebol, o jogo deve ser imediatamente interrompido, pois se um raio cair, vai afetar provavelmente mais de um jogador ao mesmo tempo. Nos campos situados entre edificações com pára-raios, uma centelha elétrica do raio que está caindo no prédio pode incidir no campo de futebol.



Proteção contra raios

Pelo telefone – Enquanto o telefone celular não apresenta risco para o usuário, por não ter ligação física com a terra – e portanto pode ser usado mesmo durante a tempestade – o telefone convencional está ligado ao cabo telefônico.

Além do choque, um raio pode causar, entre outros danos, a surdez da pessoa que estiver usando o telefone nesse momento.



Ainda se salvam os postos de gasolina, que seguem uma norma técnica específica para as instalações dos depósitos de gasolina: eles devem ficar enterrados no solo e vedados contra a entrada de oxigênio, o que evita a explosão do combustível; assim a descarga elétrica passa pelo tambor e se dissipa no solo. Além disso, a estrutura de cobertura deve ser metálica, para que a descarga elétrica seja conduzida para o solo. Existe apenas um raro momento de perigo: quando o frentista está abastecendo um veículo, em meio à tempestade, e alguma bolha de oxigênio possa passar pela mangueira para o tanque subterrâneo de combustível. Neste caso, um raio poderia provocar uma explosão do posto.


Por isso, embora pareça uma providência radical, o certo seria os postos de combustível interromperem a venda de combustível aos motoristas durante o clímax da tempestade com maior incidência de raios. Uma distribuidora de combustível inclusive passava essa recomendação, em cursos para os frentistas dos postos.



Os aviões são costumeiramente atingidos pelos raios, porém como estão imersos no ambiente ionizado, o raio passa pela carcaça metálica (que forma também uma “gaiola de Faraday”) e continua a descida em direção ao solo, sem afetar os instrumentos de bordo.

Proteção contra raiosNos aviões existia uma situação semelhante a dos postos de gasolina: depois de um acidente aéreo ocorrido cerca de 20 anos atrás, os tanques de combustível da aeronave são instalados de forma a “flutuar” sobre “coxinhos” de borracha, de forma a não ter contato algum com a carcaça da aeronave.




Os raios já foram responsáveis até pelo lançamento de um foguete norte-americano (aconteceu em 1987, na plataforma da ilha Wallop, confessa a NASA).

Mesmo os astronautas da Apollo 12 perderam por algum tempo o controle da nave, devido a um raio que afetou os computadores de bordo.




Num automóvel, os ocupantes devem evitar encostar nas partes metálicas. Se um raio cair sobre o carro, percorrerá a carroçaria e acabará centelhando para o solo, ocorrendo assim a dissipação, apesar de não haver contato direto com o solo (os pneus são de borracha, isolantes). Por isso, não se deve sair do carro nos primeiros instantes após a queda do raio. Curiosamente, a chamada eletrônica embarcada não sofre os efeitos da descarga elétrica: a carroçaria metálica do veículo funciona (como no caso do avião) como uma gaiola Faraday, de forma que a descarga elétrica não passa pelos componentes microprocessados existentes no veículo.




Já no caso de uma embarcação – um navio – o raio poderá atingir os equipamentos de telecomunicação e navegação, bem como os computadores de bordo, antes de ser dissipado pelo casco na água. É por isso que a empresa produtora dos equipamentos anti-raio está iniciando um trabalho de divulgação desses produtos também no meio marítimo, até porque como a água é excelente atratora de raios, o navio que se interpõe entre o raio e a água tem mais possibilidades de ser atingindo pelas descargas atmosféricas e ter os equipamentos eletrônicos danificados.

A propósito, pela mesma razão se recomenda sair imediatamente de piscinas ou do mar no caso de se iniciar uma tempestade com raios...



Pesquisas reformulam conceitos sobre as descargas atmosféricas As pesquisas demonstram que, embora um raio possa ter até 100 mil ampères ao descer, a grande parte dos raios na verdade inicia a descida com 35 mil ampères. Ao atingir uma edificação, devido à forte dissipação já ocorrida no percurso, a corrente já está com seis mil ampères. No momento em que atinge a casa ou o prédio, não havendo o pára-raios, a corrente seguirá pela estrutura férrea existente nas paredes até o solo. O pára-raios tem apenas a função de facilitar essa passagem, evitando danos à estrutura física do prédio, mas ele não protege os equipamentos elétricos existentes no interior da edificação. Se um raio chega por um fio telefônico ou elétrico, ou pela antena de televisão, vai percorrer os aparelhos conectados à rede (mesmo que desligados), em busca de uma saída para o solo, e nesse percurso vai queimar os circuitos que encontrar.



O choque elétrico

Uma corrente de 20mA (miliampère) que passa pelo corpo humano pode ser fatal. Para que

isso ocorra a corrente elétrica, de alta resistência, deve entrar e sair pela epiderme.



Embora o Brasil seja detentor de tecnologia de ponta em termo de proteção contra descargas atmosféricas, no cotidiano os sistemas de aterramento utilizados nos prédios e nas casas – quando existem - deixam muito a desejar. Em certos casos, as pessoas estariam mais seguras se eles não estivessem instalados.

Os aterramentos no Brasil


RELÂMPAGOEnergia da naturezaOs aterramentos no Brasil

Uma norma básica do aterramento elétrico é a IEC 200 dos Estados Unidos, segundo a qual todos os aterramentos têm de estar interligados fisicamente, em toda a estrutura física de uma cidade. Os cabos elétricos naquele país possuem três pólos: fase, neutro e terra. Cada prédio novo que é construído deve interligar seu fio terra com os demais. Isso cria uma “gaiola de Faraday ”, uma espécie de malha ou rede subterrânea que evita a diferença de potencial no solo. É que se dois prédios vizinhos possuem aterramentos diferentes e não interligados, e um registra 5 ohms enquanto o outro tem 20 ohms, por exemplo, quando a descarga elétrica bate no solo, retorna pelo fio-terra do prédio onde há menor resistência elétrica, com todas as conseqüências como se o raio tivesse caído nesse outro prédio.




E desligar o aparelho também não basta: é preciso desconectá-lo da tomada, pois a descarga elétrica que atingir a edificação vai percorrer todos os aparelhos elétricos em busca do caminho de saída para a terra e, ao passar pelos circuitos microprocessados, os danificará.

Desligar o disjuntor no quadro geral de eletricidade também não é o suficiente. Como a distância entre os pólos do disjuntor é pequena, poderá haver uma centelha elétrica que pule de um pólo ao outro, continuando seu caminho até passar pelos equipamentos elétricos.

Não basta desligar os aparelhos eletrônicos da casa ou escritório, durante a tempestade. Como as descargas elétricas podem chegar tanto pela rede telefônica, pelo cabeamento de televisão e principalmente pelas antenas de TV, é preciso desconectar os aparelhos da rede telefônica e dos cabos de televisão.



Na medida em que os equipamentos microprocessados – computadores, equipamentos telefônicos e de fax, televisores, fornos microondas, equipamentos para receber sinais televisivos por cabo ou satélite – invadiram escritórios e residências, a situação mudou radicalmente.


Mesmo em atividades mais comuns, até uns oito anos atrás, um bom sistema de aterramento e um pára-raios resolviam, quando as nuvens negras surgiam no céu.

O velho pára-raios protege a estrutura física do prédio ou da casa, mas não os aparelhos eletrônicos que estejam ligados às tomadas, aos fios telefônicos, aos cabos de televisão ou às antenas.



Estabilizadores de tensão e principalmente filtros de linha elétrica comuns também não apresentam qualquer proteção contra descargas elétricas, lembra ainda o especialista. Aliás, a tendência é que esses equipamentos saiam do mercado em breve, pois os no-breaks estão ampliando sua participação no mercado e apresentando preços cada vez menores, e além de estabilizarem a corrente elétrica permitem proteção contra sub e sobretensão.


Fatos curiosos sobre os raiosOs relâmpagos aparecem todos recortados no céu porque as descargas procuram os caminhos de menor resistência numa atmosfera cheia de cargas elétricas variáveis. Geralmente, as mudanças de direção (ziguezague) do raio que está caindo ocorrem a cada 50 metros.





Fatos curiosos sobre os raios

Ao contrário do dito popular, um segundo raio tem muitas possibilidades de cair no mesmo lugar que o primeiro, pois o campo elétrico que atraiu o primeiro raio ainda permanece por algum tempo, podendo atrair o segundo...




E uma das pessoas mais atingidas por raios (sete vezes) foi certamente o guarda-florestal Roy Sullivan, do estado norte-americano de Virginia: em 1942, perdeu uma unha do pé; em 1969, 1970, 1972 e 1973, teve queimaduras leves; em 1976, ficou com o tornozelo ferido; em 1977, foi a vez do peito e da barriga ficarem queimados.

Não morreu com as descargas elétricas, mas se suicidou em 1983.



Fatos curiosos sobre os raiosEmbora eles possam surgir até num céu limpo, em tempestades de areias ou gelo, os raios são gerados em apenas um tipo de nuvem: a cumulonimbo, diferente das outras por ter maior extensão vertical (sua base está situada 2 km de altura do solo,enquanto o topo fica 18 km acima). O ar quente e úmido próximo ao solo, mais leve que a ar frio da alta atmosfera sobe e vai esfriando, até chegar ao topo da nuvem, que registra cerca de 30 graus centígrados negativos. Então, o vapor de água que estava misturado ao ar quente vira granizo e despenca, atritando com outras partículas menores, como cristais de gelo, fazendo com que ambos fiquem eletricamente carregados. O granizo – que acumulou carga negativa – vai para a base da nuvem, enquanto cristais de gelo, com carga positiva, continuam a ascensão para o topo da nuvem, por serem mais leves. Quando a diferença entre as cargas do topo (positivo) e a base (negativa) da nuvem fica muito intensa, ocorre o relâmpago.



Fatos curiosos sobre os raiosA diferença de tempo entre o relâmpago e o correspondente trovão ocorre porque a luz é muito mais veloz (300 mil km/segundo) que o som (344 m/s no ar, à temperatura de zero grau centígrado), chegando assim muito mais rápido ao observador. Pode-se até calcular a distância de onde o raio caiu até o observador pelo tempo que demora para ser ouvido o trovão: cada três segundos do tempo entre o relâmpago e otrovão equivalem a aproximadamente um quilômetro de distância (cinco segundos equivalem a uma milha). O trovão é causado pela rápida expansão do ar – que é aquecido pelo raio a cerca de 30 mil graus centígrados, cinco vezes mais que a temperatura na superfície do sol.




Os pesquisadores lembram que os cabos de fibra óptica não apresentam problemas com os raios, pois o que circula dentro deles são impulso luminoso, e o revestimento não é condutor de eletricidade.

Além disso, por serem finos e flexíveis, as normas recomendam que eles sejam instalados em passagens subterrâneas.



Fatos curiosos sobre os raiosMuitos pensam que as bolas de cor alaranjada colocadas na fiação entre torres de alta tensão se destinam apenas a facilitar a visualização dos cabos entre as torres, por pilotos de avião e helicóptero. Na verdade, essas bolas - tecnicamente chamadas de esferas disssipadoras eletro-geométricas - são colocadas nos cabos entre as torres - e nunca nos fios de alta tensão, servindo para atrair os raios que possam atingir os fios e jogá-los pelo cabo de uma esfera para a outra, até que a corrente chegue à estrutura metálica das torres, e por ela atinja o solo. É que se torna inviável colocar pára-raios nos fios, e aquela solução evita que o raio parta os cabos e os atire sobre as estradas - o que poderia provocar graves acidentes.



Relâmpago e Trovão Durante uma tempestade, verificou-se que ocorre uma separação de cargas elétricas, ficando as nuvens mais baixas eletrizadas negativamente enquanto que as mais altas, positivamente. Desta forma, tem-se a existência de um campo elétrico entre duas nuvens. Entre as nuvens mais baixas e a Terra também tem-se a existência de um campo elétrico. À medida que as cargas vão se acumulando nas nuvens, a intensidade desse campo elétrico aumenta de tal valor, que a região entre as nuvens (ar) torna-se um condutor. Ocorrendo isso, uma enorme centelha elétrica (relâmpago) salta de uma nuvem para outra ou de uma nuvem para Terra. Esta descarga elétrica aquece o ar ao seu redor, provocando uma expansão que se propaga em forma de onda sonora originando o trovão.



Fatos curiosos sobre os raiosO inventor do pára–raios, Benjamin Franklin (1706-1790), fez em 1752 uma experiência que quase lhe custou a vida: usou um fio de metal num papagaio (pipa) que empinou numa tempestade, preso a uma chave, que por sua vez era manobrada através de um fio de seda.

Já a linha fina usada nos papagaios comuns não tem grande capacidade de condução de cargas elétricas (devido à pequena espessura do fio e às características da linha, a condutividade é mínima).

Sua sorte foi que apenas algumas cargas elétricas leves desceram por esse dispositivo, pois se tivesse realmente atraído um raio, teria morrido eletrocutado, como aconteceu com o físico russo Georg Richmann, que tentou repetir a experiência.



Fatos curiosos sobre os raiosA energia transferida pelo raio entre a nuvem e a terra é em média de 1.012 watts (uma lâmpada comum de 100 watts consome essa energia se ficar ligada pouco mais de dez horas). O que mata, no raio, é o choque e o calor produzidos por sua alta voltagem. Os homens são mais atingidos que as mulheres, pelo simples fato de haver mais homens que mulheres fora das casas, quando ocorrem as tempestades.




O raio só se torna visível na fase final do processo, quando ocorre a chamada descarga de retorno. Pode ser positivo ou negativo, sendo que o positivo (mais raro) tem o dobro da amperagem do negativo e sua corrente elétrica contínua dura cerca de 200 milésimos de segundo, mais que o dobro da tempo verificado no raio negativo (daí serem os raios positivos mais destrutivo, podendo iniciar um incêndio florestal). A diferença é que os negativos partem da base da nuvem, enquanto os positivos surgem do topo do cumulonimbo, carregado positivamente.

Na região sudeste do Brasil, curiosamente, 60% dos raios são positivos (contra a média mundial de apenas 10%), não sendo conhecida ainda uma explicação definitiva para o fenômeno (suspeita-se que seja pela reunião de grande número de cumulonimbos com as correntes atmosféricas procedentes da Antártida, formando um campo elétrico positivo no topo das nuvens tão forte e distante das bases dessas nuvens que trocaria energia diretamente com a terra).



Fatos curiosos sobre os raiosAinda sobre o assunto estradas, vale observar que se um motorista dirige seguidamente por muito tempo, ao sair do carro pode sofrer um choque causado pela eletricidade estática, pois o veículo ficou muito tempo em atrito com o ar, acumulando a carga elétrica (o atrito arranca elétrons - cargas negativas - do metal do veículo, que fica assim com prótons - as cargas positivas - a mais), e o motorista acaba fazendo a ligação entre as partes metálicas e o solo, ao colocar os pés no chão.




Aliás, é por essa razão que os caminhões-tanque possuem correntes que arrastam pelo chão: elas servem para descarregar a eletricidade estática do veículo, evitando eventual explosão do combustível transportado. Nas corridas de Fórmula-1, por exemplo, os boxes das equipes têm o chão revestido de chapas flexíveis de cobre, que retiram as cargas positivas da lataria dos carros de corrida, restabelecendo o equilíbrio elétrico, como se fosse um fio-terra. Assim, o reabastecimento dos veículos pode ser feito em segurança.




E, voltando ao assunto computador, técnicos de manutenção de equipa-mentos observam que se a rede de computadores possui aterramento, a descarga elétrica que chegue pela via telefônica é dissipada através do terra da rede, mas quando o aterramento inexiste ou é ineficiente, todas as placas de rede dos computadores são queimadas na passagem dessa descarga elétrica.



Fatos curiosos sobre os raiosUm raio que caia nas proximidades de um computador poderá danificar o circuito elétrico, ocasionando a parada do equipamento e a inevitável perda dos dados que estejam na memória de trabalho. Porém, não afetará a memória magnética, ou seja, os programas contidos no disco rígido. Aliás, o efeito do raio que não atinja a corrente elétrica que alimenta o computador é semelhante ao observador por pessoas e empresas que usam computadores perto de pedreiras: no momento da detonação dos explosivos, surgem ondas de choque com a capacidade de alterar a corrente elétrica nos chips dos computadores situados nas proximidades. Caso não haja danos, basta nesse caso religar o computador e refazer o trabalho a partir da última vez em que os dados foram salvos no disco rígido.


RELÂMPAGOEnergia da naturezaBibliografia

Revista CipaEnciclopédia O Mundo Em Que VivemosRevista SuperinteressanteRevista Globo CiênciaRevista Os Caminhos da TerraInternet

Pesquisa e apresentação produzidas pelaGerência de Comunicação da UN-Replan

Energia da natureza

curiosidade o que você precisa saber sobre raios e relâmpagos

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