Aqui vão mais umas 'bocas' sobre o assunto:
Vamos distinguir 4 problemas diferentes:
1 - Apanhar os raios e conduzi-los adequadamente à terra evitando problemas na zona 'protegida' - a resolver com pára-raios.
O pára-raios deve ser geometricamente colocado (o tal cone já falado) de modo a que um raio que se aproxime fique mais perto d'ele do que do objecto a proteger e deve ser 'robusto' de modo a suportar os milhares de Ampere que vão passar no instante da descarga.
O condutor que liga à terra deve também, no seu percurso geométrico, ser sempre 'preferido' pelo raio relativamente a outras superfícies condutoras vizinhas e deve poder permitir a passagem dos tais milhares de Ampere.
O eléctrodo de terra deve poder descarregar 'facilmente' o raio - para isso deve robusto, ter uma baixa resistência e ter um formato que facilite o 'escoamento' sendo habitual uma configuração em pé-de-galinha, ou seja, do tipo polvo com os tentáculos esticados.
No momento da descarga tudo vai ficar com a tensão momentaneamente elevada. Por exemplo, se a terra for de 1 Ohm e o raio for de 5 mil Ampere a tensão momentânea vai ser de 1 x 5000 = 5000 Volt (V=RxI). Não é para ficarmos descansados...
O raio é tipo corrente contínua muito curta - é como ligar e desligar rapidamente o circuito de uma pilha com muitos Volt. (Os teóricos depois dividem aquilo na soma de muitas frequências...)
Um pára-raios (mesmo que não seja activo, mas devido ao poder das pontas) aumenta a probabilidade das descargas - ele está mesmo a 'chamar' os raios. Conclusão: é melhor avaliar o risco para decidir - se ao lado há um vizinho ou uma árvore mais altos, é melhor 'deixar o trabalho' para eles...
2 - Não caçar os raios mas precavermo-nos contra a sua passagem por perto - a resolver com descarregadores de sobretensões.
Por exemplo, um mastro de antena não é um pára-raios mas está numa posição delicada e vai ficar sujeito a sobretensões mesmo que seja o vizinho a apanhar o raio. O próprio mastro vai ser palco de frequentes pequenos escoamentos de sobretensões atmosféricas à sua volta.
Ora, se existem equipamentos sensíveis no mastro, é bom que ele seja ligado à terra e que os próprios equipamentos disponham de descarregadores das sobretensões a que possam ficar sujeitos - sobretensões para além das tensões normais de trabalho. Ou seja: o mastro está ligado directamente à terra e os equipamentos estão ligados ao mastro por meio do descarregador que, se a tensão é normal não descarrega, se a tensão sobe curto-circuita ao mastro.
Assumindo que o mastro não é um pára-raios, o condutor de ligação à terra pode ser facilitado (por exemplo fio eléctrico de apenas de 16 mm2) mas o eléctrodo de ligação à terra não deve ser muito pior que no caso de pára-raios.
Outro caso típico são os descarregadores de sobretensões no quadro de entrada da instalação eléctrica e no armário das telecomunicações que são para fazer o mesmo relativamente ao que possa acontecer nas linhas eléctricas e de telecomunicações aéreas lá fora de casa.
... É claro que poucas são as casas com descarregadores no quadro eléctrico e é claro que o fornecedor de telecomunicações está-se burrifando para colocar descarregadores entre as suas linhas e as casas.
Conclusão: há que avaliar os riscos, Se as linhas forem aéreas e em zonas rurais há perigo; se forem subterrâneas ou urbanas nem por isso.
Se existir risco e não houver descarregadores é boa política desligar quando há trovoadas - ficamos é sem luz nem comunicações...
Atenção: desligar só funciona se for no geral (fases e neutro da electricidade e fichas dos equipamentos de comunicações), pois as sobretensões também podem entrar pelo neutro da electricidade e os disjuntores parciais normalmente só cortam as fases.
3 - Protecção contra a electricidade - a resolver com ligação das massas à terra e interruptores diferenciais.
O problema é (tentar) proteger as pessoas quando um fio de fase da electricidade se solta dentro de um equipamento e entra em contacto com a envolvente metática.
Para isso as envolventes metálicas dos equipamentos são ligadas a um fio de protecção (de cor verde/amarelo) que liga a uma terra de protecção e coloca-se um interruptor diferencial que está a somar a corrente das fases mais do neutro e desliga sempre que sente que há corrente que se está a escapar pelo condutor de protecção.
Aqui as correntes são pequenas (meio Ampere é suficiente para a coisa funcionar) pelo que o eléctrodo de terra não precisa ser 'especial de corridas' mas tem de ser bem pensado por outras razões - razões de equipotencialidade.
Quando a fase toca a chapa metálica esta fica mais ou menos à tensão do eléctrodo da terra de protecção enquanto o diferencial não desligar, e 'é bom' que o lugar onde estamos também fique à mesma tensão desse eléctrodo pois se tocarmos simultaneamente em dois pontos a tensão diferente a coisa pode complicar-se.
Conclusão: o eléctrodo de terra de protecção 'deve' ser do tipo anel em malha cobrindo toda a superfície do edifício e, blá-blá-blá, ligando a estrutura, etc.
Não precisa ser robusto (as correntes são baixas) mas deve garantir equipotencialidade em todo o edifício.
Um problema adicional é que os fabricantes têm tanta confiança nos seus diferenciais que dizem para os testarmos uma vez por mês; ou seja, num determinado mês podemos simplesmente concluir que o diferencial deixou de funcionar e há um mês que estamos sem protecção...
4 - Terra funcional - resolve-se com eléctrodos de terra apropriados.
Por exemplo, uma antena emissora pode ter uma torre associada a uma superfície plana virtual formando um dipolo. Esta superfície plana é conseguida com um eléctrodo emalhado e radial, e deve poder escoar a corrente em jogo sem grande variação de tensão.
Outro exemplo: uma cabine de transformação da EDP precisa que o neutro do transformador que dá 230 V seja ligado à terra, caso contrário poderia assumir a tensão dos milhares de Volt do outro lado do transformador.
Para tal a ligação à terra não é de protecção mas de serviço.
Finalmente, todos os sistemas (cada um com a sua função e com as suas exigências) devem ser ligados entre si por causa da segurança das pessoas e equipamentos.
Basta ver o seguinte: Se tocarmos em peças que estão todas à mesma tensão não acontece nada - é como os pássaros poisados numa linha de alta tensão; se tocarmos em peças a uma tensão e, simultaneamente, noutras a outra tensão acontece como à cegonha da EDP que está poisada num poste e abre as asas tocando nas linhas de alta tensão.
Conclusão: todos os eléctrodos de terra devem, preferencialmente, ser ligados entre si formando uma terra geral.
Numa zona urbana a coisa ainda é mais delicada porque o eléctrodo do meu vizinho interfere com a minha segurança e agora vejam a EDP, o Metro, a CP, a Carris, o Gás, os prédios todos encostados, cada um de costas uns para os outros e a assobiar para o ar quanto á segurança...
