Como funciona um para-raios: princípio e proteção

Como é que um supressor de sobretensão deteta e descarrega uma sobretensão?

Um disjuntor de sobretensão não corta a corrente. Ele reage numa fração de segundo: desvia para terra uma parte da energia de um pico de tensão. A diferença reside na velocidade desta reação e na tensão que ainda chega aos aparelhos.

Para que serve um para-raios?

A função de um supressor de sobretensão consiste em limitar as sobretensões transitórias, ou seja, picos de tensão muito breves. A tensão que chega aos circuitos e aos equipamentos elétricos da habitação mantém-se, assim, mais baixa. Estes picos têm várias origens:

• Raios distantes: basta um impacto a alguma distância da habitação para criar uma sobretensão que se propaga pela rede de distribuição.
• Picos de tensão de comutação: as manobras realizadas na rede elétrica também os provocam.
• Aparelhos expostos: os eletrodomésticos, os computadores e o modem recebem tudo o que não foi filtrado.

O que acontece quando a tensão aumenta?

Em condições normais, o para-raios permanece inativo: apenas permite a passagem de uma corrente de fuga mínima. Assim que uma sobretensão ultrapassar o seu limiar, o seu componente de proteção torna-se condutor. Desta forma, abre um caminho de baixa resistência que desvia uma parte da corrente de impulso para a terra, de acordo com o seu esquema de ligação.

Esta transição assenta em duas tecnologias internas. Os descarregadores funcionam por ignição: forma-se um arco quando a tensão ultrapassa um determinado valor. Por outro lado, as varistâncias e os díodos funcionam por limitação: cortam a parte superior da onda de tensão.

Como é que a tensão é limitada?

Ao limitar as sobretensões entre condutores, o aparelho mantém a tensão num nível compatível com a resistência dos equipamentos a picos de tensão. Não elimina totalmente a sobretensão. Existem dois valores que descrevem este comportamento: Uc, a tensão máxima permanente admissível, e Up, o nível de proteção em termos de tensão. Em condições idênticas, um valor de Up mais baixo indica uma melhor limitação, mas, por si só, não descreve a proteção obtida após a ligação do aparelho.

A capacidade de corrente completa estes dados: In designa a corrente nominal de descarga, Imax a corrente máxima de um tipo 2 e Iimp a corrente de impulso de um tipo 1. Algumas gamas do tipo 2 apresentam valores de Imax 15, 40 ou 65 kA. Os modelos combinados apresentam valores de Iimp de 12,5 ou 25 kA, embora esses valores não sejam adequados para todos os casos. A DomeaShop reúne estes níveis ema sua gama de descarregadores de para-raios e protetores contra sobretensão.

Por que razão a ligação condiciona a eficácia do para-raios?

Um aparelho bem escolhido perde parte da sua eficácia se for mal ligado. Na instalação elétrica, há três aspetos importantes: a localização do para-raios, o comprimento dos seus condutores até à terra e a forma como este é isolado em caso de avaria.

Onde deve colocar a proteção na habitação?

O para-raios principal deve ser instalado no quadro elétrico, no ponto de origem da instalação, o mais próximo possível da alimentação e da ligação à terra. De acordo com a norma NF C 15-100-1 (norma francesa que estabelece as regras gerais para as instalações elétricas), a instalação de um para-raios que proteja toda a habitação deve ser efetuada imediatamente a jusante do dispositivo de seccionamento situado a montante.

Em seguida, tem-se em conta a distância em relação aos aparelhos. Na sua versão de 2024, a norma NF C 15-100-10 (parte da norma dedicada às habitações) recomenda uma proteção adicional quando um equipamento se encontra a mais de 10 m do pára-raios principal. Esta distância não se refere ao comprimento dos condutores de ligação. A DomeaShop disponibiliza protetores modulares contra sobretensão para quadros elétricos, bem como protetores contra sobretensão para instalação junto a equipamentos sensíveis.

Por que razão se deve encurtar a ligação à terra?

O para-raios deve estar devidamente ligado à tomada de terra e à rede de equipotencialidade, que coloca as massas metálicas da habitação no mesmo potencial. Uma boa ligação à terra não compensa a existência de condutores demasiado longos ou mal dispostos: estes aumentam a tensão residual que chega aos aparelhos. Na prática, a norma de aplicação estabelece um máximo de 50 cm para o percurso de ligação, a adaptar ao esquema e às especificações do equipamento.

A secção do condutor também é importante. Um guia da norma NF C 15-100-10 estabelece um mínimo de 6 mm² de cobre ou equivalente para um tipo 2. Este valor mínimo passa a ser de 16 mm² para o tipo 1. Ligue o terminal de terra ao quadro de ligações pelo percurso mais curto possível, após ter ligado a fase e o neutro. Os modelos monofásicos e trifásicos dea gama de protetores contra sobretensão modulares da Hager também devem estar ligados a uma ligação à terra adequada.

Por que razão se deve prever o desligamento do para-raios?

Após uma forte solicitação, um para-raios pode deteriorar-se até entrar em avaria, nomeadamente em caso de curto-circuito. O dispositivo de desconexão isola, então, o aparelho avariado. Não limita a sobretensão no local em questão.

No caso de um modelo sem proteção integrada, escolha um disjuntor ou outro dispositivo externo adequado à corrente de curto-circuito prevista e coordenado de acordo com as especificações do fabricante. Não deve disparar indevidamente durante o funcionamento normal. Um modelo com proteção integrada inclui esta função e pode dispensar um disjuntor específico, desde que sejam respeitadas as condições do fabricante. No entanto, o seu estado deve ser acompanhado.

Que tipos de protetores contra sobretensão protegem uma habitação e até que ponto?

Os descargadores de sobretensão classificam-se em três tipos, consoante a energia que podem dissipar e a sua localização na instalação. O nível adequado de proteção elétrica depende da exposição do edifício, da sua alimentação e dos aparelhos a proteger.

O que protegem os tipos 1, 2 e 3?

Cada tipo é testado com uma onda de corrente diferente, que reflete a energia que pode suportar:

• Tipo 1: conduz uma corrente de raio de alta energia, nomeadamente quando o edifício dispõe de uma proteção exterior contra raios. É testado com uma onda de 10/350 µs, e existem modelos combinados dos tipos 1 e 2.
• Tipo 2: trata-se da proteção principal de uma instalação elétrica de baixa tensão quando não é necessário um dispositivo do tipo 1. É testado com uma onda de 8/20 µs.
• Tipo 3: esta proteção fina é colocada junto a um aparelho e funciona em conjunto com a proteção de cabeça.

O tipo 3 corresponde ao que se designa frequentemente por «protetor contra sobretensão»: a sua menor capacidade de fluxo não lhe permite substituir um tipo 1 ou 2. Pode justificar-se quando um equipamento sensível se encontra afastado do quadro.

A DomeaShop disponibiliza modelos Hager para redes monofásicas e trifásicas, bem comoprotetores contra sobretensão Legrand do tipo 3.

Quando é que esta proteção é necessária e adequada?

A norma NF C 15-100-10 não torna obrigatória a instalação de um para-raios em todas as habitações. Distingue a zona AQ1, definida por um nível de atividade elétrica Nk = 25 (número de dias de tempestade por ano) ou por uma densidade de descargas atmosféricas Ng = 2,5 (impacto por km² e por ano), da zona AQ2, definida por Nk > 25 ou Ng > 2,5. Um edifício dotado de proteção exterior contra raios deve ser classificado como tipo 1 em ambas as zonas, salvo exceção para determinados edifícios equipados com uma subestação de transformação. Uma alimentação totalmente subterrânea não implica, necessariamente, a instalação de um pára-raios. Quando a segurança das pessoas está em causa, está prevista uma análise de risco na AQ1 e o para-raios torna-se obrigatório na AQ2.

A escolha tem ainda em conta a rede, por exemplo, um pára-raios monofásico ou trifásico, o esquema de ligação à terra, os valores de Uc e Up, as correntes de descarga e a coordenação com a desconexão. De acordo com a AFNOR (organismo francês de normalização), as normas NF C 15-100-1 e NF C 15-100-10 têm data de agosto de 2024. A série revista servirá de referência a partir de setembro de 2025 para as novas instalações e para as obras em causa. A norma NF EN 61643-11, de maio de 2014, é uma norma de produto distinta a que se submetem os modelos doCatálogo de descarregadores de sobretensão da Legrand.

Quais são os seus limites e como verificar o seu estado?

Nem todos os tipos de picos de tensão são protegidos por um supressor de picos de tensão convencional. Trata os picos transitórios, mas não as interrupções, as quedas de tensão nem as sobretensões temporárias da rede, como as provenientes da alta tensão ou de uma ruptura do neutro de baixa tensão.

A sua presença não garante, portanto, uma proteção absoluta. Após uma tempestade forte, verifique o indicador de estado do aparelho e certifique-se de que não se desligou. Em alguns modelos, uma luz vermelha indica que um cartucho ou o próprio dispositivo deve ser substituído.

O que se segue depende do design do aparelho: alguns supressores de sobretensão dispõem de um cartucho substituível, outros são de peça única. Após a instalação, verifique a compatibilidade elétrica do novo equipamento, as suas ligações e a sua coordenação com o processo de desligamento.