O pára-raios é um dispositivo que, segundo a história oficial , é inventado em15 de junho de 1752por Benjamin Franklin na Filadélfia . Ele é projetado para "fluir para a terra o fluido elétrico contido na nuvem de tempestade e, assim, evitar a queda de relâmpagos " . Uma vez que esses conceitos são chamados a apontar efeitos na gaiola eletrostática e de Faraday . Para estabelecer a proteção contra raios, é necessário construir uma gaiola de Faraday envolvendo o edifício a ser protegido.
Benjamin Franklin é apaixonado por eletricidade e acredita que os raios são um fenômeno elétrico. Se o físico é o primeiro a ter a ideia, o29 de julho de 1750 para se proteger de raios por meio de hastes de metal fixadas no céu e conectadas ao solo, Franklin não foi o primeiro a realizar esse experimento.
A história oficial relata o experimento da pipa de Franklin, que ocorreu em15 de junho de 1752mas é muito provável que ele realmente não tenha conduzido este experimento e, além disso, no que diz respeito à captura de um raio, ele é precedido pelo conde de Buffon que fez pose uma longa barra de ferro no observatório da torre de Montbar, e então logo depois, pelo francês Thomas-François Dalibard, que recomendou que uma barra de ferro semelhante, de 12 metros de altura, fosse erguida em Marly-la-Ville . É o último, colocado em10 de maio de 1752, que, por razões meteorológicas, foi a primeira a receber relâmpagos (o 19 de maio de 1752), e o Sr. Delor teria repetido a experiência em Paris uma semana depois, antes que o dispositivo de Buffon fosse batizado pelo fogo nove dias depois do de Marly-la-Ville . Logo depois, outros pára-raios foram erguidos no Observatório de Paris , Saint Germain en Laye , Montmorency e em todo o mundo.
Além disso, Jacques de Romas realiza o7 de junho de 1753o experimento em que ele prova publicamente a natureza elétrica do relâmpago, enviando sua pipa em direção à nuvem tempestuosa. Da corda (cercada por um fio de metal) que o prendia ao solo, ele obtém faíscas com mais de três metros de comprimento e detonações impressionantes. Jacques de Romas descrito de1752o processo a ser implementado com sua "pipa elétrica" antes de Franklin fazer seu experimento. Foi por um lamentável erro da Academia de Ciências de Bordéus que a invenção não lhe foi atribuída, erro reconhecido e corrigido pelos relatórios de1 r e 4 de fevereiro de 1764. Até Benjamin Franklin reconheceu a anterioridade das conclusões de Jacques de Romas ; mas para a posteridade, Benjamin Franklin continuará sendo o inventor.
Seu funcionamento é mais conhecido hoje. A estrutura de um para-raios é composta por uma haste colocada no alto e conectada à terra por um ou mais elementos metálicos chamados de condutores descendentes, capazes de conduzir essa eletricidade : esses condutores podem fazer parte da gaiola de Faraday.
O pára-raios não atrai os raios, mas torna mais provável, graças ao efeito de pico , o curso de uma ruptura do dielétrico que constitui a atmosfera. Essa repartição segue um curso geralmente iniciado por um precursor. O pára-raios irá, portanto, capturar os raios em sua área de influência (área de proteção), mas os raios que tenderiam a cair fora desta área continuarão a fazê-lo.
Existem diferentes tipos de pára-raios, mas os três mais comuns são: o ponto simples (conhecido como ponto de Franklin), o pára-raios com dispositivo de partida (PDA) e a gaiola de malha (gaiola de Faraday).
O PDA possui uma área de proteção maior.
A dica simples O sistema de proteção consiste, além do dispositivo de captura, em uma ou duas algerozes, cada uma associada a um eletrodo de aterramento.O modelo atualmente reconhecido para avaliação de área protegida é o “modelo eletrogeométrico”. Consiste em considerar que um edifício (seja qual for a sua altura, munido ou não de pára-raios) só está protegido sob uma esfera que lhe seja contígua. Ou seja, pegamos uma bola (esfera) gigante e imaginária que rolamos até fazer contato com o prédio.
Por fim, este modelo foi observado apenas para descargas negativas (90% dos casos), não sendo observada proteção real com choques positivos (10% dos casos).
Em conclusão, a noção de “área protegida” culturalmente conhecida deve ser fortemente posta em perspectiva.
É raro experimentar um impacto direto de um raio. Na maioria das vezes, danos e falhas são causados à distância pela onda magnética , porque um raio emite uma onda muito poderosa. É esse efeito indireto o responsável pela maioria das falhas elétricas ou eletrônicas.
Para construções individuais, os especialistas em EMC (compatibilidade eletromagnética) conhecem técnicas simples, eficientes e econômicas sobre como fazer a fiação da instalação elétrica para proteger o equipamento. Essas dicas costumam fazer parte dos padrões atuais, especialmente para novas construções:
Para proteger também o edifício, é necessário um pára-raios com várias pontas ou a instalação de uma correia condutora nas bordas do edifício. Isso é restritivo e pouco atraente no contexto de uma habitação individual. A instalação é, portanto, encontrada principalmente em um ambiente industrial. No entanto, é aconselhável colocar um ponto no ponto de impacto se o edifício já tiver sido atingido por um impacto direto.
A boa notícia é que é possível, mas muito raro, ser atingido diretamente por um raio, esteja o prédio "protegido" ou não. Por outro lado, lutar contra os efeitos indiretos (eletromagnéticos) é uma prioridade porque existem tempestades regulares.
Tenha cuidado para não confundir pára-raios (que são discutidos neste artigo e que tentam proteger a estrutura de um edifício) com pára-raios (que protegem dispositivos elétricos). Os pára-raios são proteções (eficazes se devidamente conectadas) a serem instaladas no circuito elétrico, precisamente para proteger contra sobretensões induzidas.
São pára-raios dotados na ponta de um dispositivo para aumentar a zona de proteção, também denominado PDA, para pára-raios com dispositivo de ignição (ver parágrafo PDA).
Já em 1914, a física húngara Béla Szilárd propôs fortalecer a ionização natural em torno das instalações de proteção contra raios com fontes radioativas colocadas perto da ponta dos pára-raios. A ideia leva à comercialização de pára-raios radioativos, apelidados de paraísos. As dúvidas sobre a validade do processo, dada a dificuldade de comprovar sua eficácia, surgiram na década de 1970 e levaram muitos países a bani-las a partir da década de 1980, em 1985 na Bélgica, e1 r janeiro 1987 para a França.
Cientes do risco de disseminação de radioelementos (rádio 226 e amerício 241), as autoridades proibiram sua fabricação, venda e instalação, tendo os "Parads" uma atividade de poucas dezenas de MBq para emissores alfa, podendo chegar a 1 G Bq. Para outros.
É comum encontrá-lo em telhados ou torres sineiras, principalmente na França e em suas ex-colônias. Segundo fontes oficiais (ASN, IRSN, ANDRA, INAPARAD), ainda existem cerca de 40.000 apenas para o território francês. No entanto, envelhecendo e muitas vezes em más condições, eles podem ameaçar a saúde pública e o meio ambiente.
Na FrançaApós o desmantelamento ou queda acidental, os pára-raios radioativos são considerados pela Agência Nacional para a gestão de resíduos radioativos como resíduos radioativos de baixa duração de longa duração (FA-VL).
O decreto de15 de janeiro de 2008requer sua retirada do ICPE ( instalações classificadas para proteção ambiental ) antes1 ° de janeiro de 2012.
A retirada e o transporte dessas fontes radioativas só podem ser realizados por empresas credenciadas pela Autoridade de Segurança Nuclear (ASN). Para obter sua aprovação, as empresas devem ter instalações seguras de armazenamento temporário e pessoal especialmente treinado em técnicas de proteção radiológica (pessoal competente em proteção radiológica, PCR).
Desde a 11 de março de 2011, um site de interesse coletivo na Internet realiza o inventário e a localização de dezenas de milhares de paraísos difundidos em território francês. Apela, em particular, à mobilização cidadã dos usuários da Internet. O Inventário Nacional de Pára-raios Radioativos trabalha em consulta com ASN, o Instituto de Proteção contra Radiação e Segurança Nuclear (IRSN), a Agência Nacional para a Gestão de Resíduos Radioativos (ANDRA) e com o apoio da Comissão de Pesquisa. E informações independentes sobre radioatividade (CRIIRAD), a Sortir du nuclear network e a Associação para o Controle da Radioatividade no Oeste (ACRO).
Na BélgicaNa Bélgica , a instalação de parads está proibida desde 1985 ; o FANC lançou uma operação de recuperação dessas fontes órfãs em 2003 . Seu número foi estimado em vários milhares na Bélgica.
O aperfeiçoamento do pára-raios Franklin consiste em "criar uma ionização claramente superior à que resulta do efeito corona espontâneo ou controlar este efeito corona para otimizar sua produção".
Com base nisso, os pára-raios com dispositivo de partida (PDA) surgiram em 1984 na França e depois na Espanha, que também foram os primeiros países a adotar normas específicas ( NF C 17 102 na França, UNE 12 186 na Espanha). Hoje, este tipo de pára-raios é oferecido por um grande número de fabricantes (americanos, chineses, australianos, argentinos, turcos, indonésios, etc.).
Esses dispositivos com pontas ativas são baseados na teoria científica "do avanço ao priming": o dispositivo de escorva torna possível aumentar a distância de escorva gerando um traçador ascendente inicial (em comparação com o traçador ascendente naturalmente emitido por um único ponto) e assim a zona de proteção do pára-raios. “A análise do desenvolvimento dos traçadores ascendentes, realizada com o conversor de imagens, mostra claramente um avanço no priming dos traçadores, quando o dispositivo auxiliar está em funcionamento”.
No entanto, a eficácia de tais dispositivos foi estabelecida, em particular, mas não apenas pelo Ministério do Meio Ambiente da França, após a publicação em 2017 pelo INERIS que destaca o forte envolvimento da França, mas também da Espanha na pesquisa, permitindo que a eficácia seja validado como suporte a testes laboratoriais e até mesmo in loco. Esses testes são realizados sob um protocolo normativo. Os produtos industriais associados a esta pesquisa possuem as características de melhorar a eficiência de captura de uma descarga ascendente em comparação com um único pára-raios AFNOR atualizou emsetembro de 2011, a norma PDA NFC 17-102 que caracteriza o desempenho, testes e condições de uso de um para-raios com dispositivo de ignição. Outros estudos, favoráveis à tecnologia PDA, na Malásia, uma pesquisa realizada na França pelo IPSOS entre instalações industriais classificadas para o meio ambiente (ICPE) mostra níveis de satisfação equivalentes para sites equipados com dicas simples (40,7% dos sites Seveso franceses) , PDA (36,2% dos sites) e gaiolas de malha (26,5% dos sites). Os últimos desenvolvimentos tecnológicos têm visto o aparecimento de PDAs "testáveis" por radiocomunicação: permite verificar que o pára-raios continua a funcionar depois de ter detectado um raio.
Pesquisas na área de raios também mostram que nenhuma demonstração científica pode validar a solução técnica adotada (PDA ou gaiola de malha), estas, como fenômenos meteorológicos, baseiam-se no feedback da experiência, e no objetivo de reduzir a vulnerabilidade dos locais. Apenas a experiência é válida até o momento.
Assim, para PDAs em 2009, quase cinco milhões de anos de experiência foram coletados (número de PDAs x por idade do PDA) . A gaiola de malha está em uso há quase 300 anos. Em ambos os casos, as falhas de proteção são extremamente raras, sabendo-se que nenhuma solução garante 100% de proteção. Recordemos o real interesse de um pára-raios: é sobretudo uma questão, caso o raio passe, por acaso, nas proximidades e corra o risco de tocar o edifício, de captar e descarregar a descarga nos condutores de baixo e, portanto, de preservando a estrutura do edifício.
O laser teramobile é um dispositivo móvel que fornece pulsos de laser ultracurtos e poderosos por ionização do ar. Ele pode ser usado para explodir um caminho reto com um raio e é testado como um pára-raios.
A análise do termo 'pára-raios' parece indicar que se trata de um dispositivo contra o trovão. Mas trovão é a palavra para o crepitar gerado por um raio , devido à expansão do ar que é aquecido muito rapidamente. O pára-raios não protege contra o trovão, é uma metonímia , protege contra o próprio raio. No entanto, o termo pára-raios , já usado para descrever um dispositivo contra sobretensões, não pode ser usado .