Zona de Risco

Acidentes, Desastres, Riscos, Ciência e Tecnologia

quinta-feira, fevereiro 11, 2016

Saiba como o raio mata

Desde as mais remotas eras o raio sempre excitou a curiosidade e o medo do homem, por ser altamente dramático e assustador. A literatura e as lendas mais antigas estão cheias de referências a seus efeitos devastadores.
Podemos temê-lo ainda e encará-lo sempre com respeito, mas sua maneira súbita de matar e danificar já foram esclarecidos pela Ciência.

O clarão de um raio compreende uma ou mais descargas elétricas e raramente dura mais de um segundo. Essa descarga começa geralmente na região negativamente carregada de uma nuvem, de onde uma "descarga condutora" parece continuar para o solo em passos destacados. O campo eletrostático que se desenvolve abaixo da condutora aumenta rapidamente em força e assim, quando a extremidade da condutora tiver alcançado a altura de algumas dezenas de metros acima do nível do solo, pode iniciar-se uma curta centelha para cima, partindo de um condutor vertical. Este pode ser uma árvore isolada, o campanário de uma igreja, um prédio alto, o mastro de um barco ou talvez, uma pessoa de pé num campo aberto, debaixo de um guarda-chuva ou com um taco de golfe erguido para o alto. Quando a descarga condutora entra em contato com o
Solo ou com a curta centelha ascendente, desenvolve-se uma "descarga de retorno" que podemos imaginar como uma corrente positiva fluindo para cima. Esta pode alcançar dezenas de milhares ou mesmo uma ou duas centenas de milhares de ampères.

Não temos meios para medir precisamente o potencial elétrico envolvido na queda de um raio, mas acredita-se ser perto de 107 a 108 volts. Seja qual for à verdadeira voltagem, o raio, atingindo uma pessoa, pode imediatamente perfurar-lhe a pele. Sabe-se mais sobre as características da corrente do raio, pelo menos no ponto da perfuração. Isso é uma sorte, porque as reações fisiológicas dependem antes da corrente do que da voltagem aplicada. As formas de onda, características da corrente do raio, não têm direção, com uma frente erguendo-se rapidamente e uma cauda mais lenta, durando geralmente várias dezenas de microssegundos.

Nas regiões montanhosas, as condições podem ser diferentes. A parte inferior de uma nuvem de trovoada pode estar apenas a uma curta distância acima de objetos condutores, seres humanos, por exemplo, dos quais sobem como descarga de ponto, correntes de vários rnicro-ampères que podem ser sentidas como um leve formigamento fazendo talvez eriçar os cabelos. A noite, podem surgir como flâmulas luminosas. No passado, essas flâmulas surgindo na ponta dos mastros de um barco, nas tormentas, eram conhecidas como fogo de São Elmo, o patrono dos marinheiros do Mediterrâneo. Essas descargas de ponto podem se desenvolver num curso ascendente que pode durar vários décimos de segundo e envolver uma corrente de algumas centenas de ampères.

QUATRO TIPOS
Levando em consideração os  acidentes, as quedas de um raio podem ser agrupadas em quatro tipos. Quando uma pessoa ou alguma coisa que ela está segurando é atingida, é um ataque direto. A corrente do raio entra pela cabeça ou pela parte superior do tronco passando através do corpo para o chão através dos pés. Se várias pessoas estão de pé muito juntas, mais de uma pode ser atingida. Segundo cálculos feitos, a corrente sobe rapidamente até um pico de 1.000 A (ampères), caindo imediatamente e, cerca de 10 microssegundos do começo, alcança 4 A, conservando-se esse valor pela duração da descarga. A ocorrência de uma centelha externa amplamente evidenciada é confirmada nos relatos do acidente. Se ela ocorre fora do corpo ou através ou na parte externa da roupa, o cabelo e a barba podem ficar chamuscados. Pode haver marcas de queimaduras na sola dos pés e também nas roupas, e estas podem incendiar-se. Metais sobre o corpo  podem fundir provocando queimaduras. Se a centelha passa entre  a roupa e o corpo, a corrente fluindo sobre a superfície da pele pode converter o suor e a umidade da pele em vapor e, em conseqüência, a pressão resultante pode arrancar fora a roupa e as botas.

O segundo tipo de queda de raio é a centena lateral. E mais claramente compreendida considerando-se o que acontece quando alguém está abrigado sob uma árvore e esta é atingida por  um raio. Estando em  pé no chão, a pessoa está inicialmente no potencial terra. Contudo, como a corrente do raio descarregada sobre o tronco pela arvore abaixo aumenta, a voltagem cai para a parte inferior do tronco que pode ter uma resistência de alguns quiloohms, podendo se tornar maior do que a força elétrica de ruptura do espaço de ar entre a pessoa e o tronco. Uma centelha lateral ocorre então através da vítima.

Há mais de um caso de pessoas que foram atingidas quando passavam de bicicleta por uma árvore. Uma das vítimas, que ficou inconsciente por 15 minutos e não precisou ser reanimada, lembrou-se depois, de ter sentido um “sopro” e de ter visto um “fofo” vindo para ela da arvore, e que o guidom da bicicleta “ficou elétrico”. Ela não sofreu queimaduras.





1. Centelha lateral do tronco de uma árvore provocada por um raio. Primeiro, a corrente flui através do tronco. A resistência elétrica do tronco, entre o solo e a cabeça de uma pessoa de pé, perto do tronco, pode ser de alguns quilo‑ohms. A formação da corrente através dela, pode descer pela parte inferior do tronco, para exceder a força de ruptura elétrica do ar entre o tronco e a vitima. Nessa etapa ocorre uma centelha lateral.









2. Centelha lateral de uma cobertura ondulada de ferro, isolada do chão por uma estrutura de madeira seca. Quando um raio cai nas proximidades, o efeito das capacitâncias elétricas representado por C1 e C2, é fazer elevar a cobertura a um potencial V2, em relação à terra, igual a V1C1 (C1-C2). A diferença de potencial entre a cobertura e a cabeça do ocupante do abrigo, pode se tornar suficientemente alta para provocar uma centelha sem que o abrigo seja atingido






3. Tipo comum de corrente (a) num solo uniformemente constituído,  originada por um raio caindo em campo aberto. A curva da distribuição do potencial (b) mostra como uma voltagem "escalonada" se desenvolve  entre as pernas de um homem ou de um animal de pé nas vizinhanças.







Há uma boa quantidade de registros de acidentes de morte ou injúria ocorridos com pessoas que se abrigaram numa barraca, e a descrição das circunstâncias sugere fortemente centelhas laterais da armação metálica da barraca, ou talvez da lona úmida.

Um dos acidentes mais dramáticos e sérios envolvendo centelhas laterais, ocorreu nos rios Alpes Japoneses em 1967. Um grupo de 41 crianças escolares, com cinco professores, foram surpreendidos por um temporal quando, ligados por uma corda, subiam ao longo de uma encosta íngreme logo abaixo do pico de uma montanha, 1.660 metros acima do nível do mar. Um raio matou instantaneamente 11 meninos e a maioria dos restantes ficaram por um certo tempo paralisados, cegos ou queimados.

O terceiro tipo de queda de raio é a voltagem escalonada. Se o raio cai em chão aberto, seja diretamente ou através de um objeto alto, como uma árvore ou um poste, a corrente é descarregada na massa da terra. Num solo acidentado, a distribuição da corrente produz diferentes voltagens de acordo com a distância do local da queda. Uma pessoa ou um animal andando ao longo de um raio do ponto da queda, sofrerá uma diferença de potencial entre as pernas.

Os quadrúpedes têm mais probabilidades de morrer disso, do que os humanos, porque a corrente, fluindo entre as pernas dianteiras e traseiras, atravessa o coração, enquanto que no homem, a passagem é de uma perna para outra e o coração escapa. Na Franca, quando uma igreja foi atingida por um raio durante um serviço religioso, todas as pessoas que estavam de pé nas lajes úmidas da nave, caíram e durante vários minutos não puderam se levantar, como se os seus membros inferiores tivessem ficado paralisados. Mas as que estavam nas poltronas de madeira foram poupadas, evidentemente porque estavam isoladas do solo.

O quarto tipo de queda é o da voltagem de contacto, chamado também às vezes, de potencial de toque. Pode ser considerado como um caso particular de centelha lateral, no qual a vítima, no momento em que o raio cai, faz realmente contacto, Um caso histórico ocorrido na Rússia há dez anos, é um exemplo claro desse acidente.

Durante uma tempestade, duas mulheres abrigaram-se sob um alto abeto que foi atingido por um raio. Uma delas, que morreu, estava de pé encostada ao tronco da árvore. Sua roupa não sofreu danos, mas na sua cabeça, atrás, no lado direito, o cabelo ficou chamuscado e de cor cinza, numa área de 4 por 4 centímetros. No centro dessa área, a pele apresentava uma espécie de pequena abrasão. No tronco da árvore, havia uma faixa longitudinal na casca, variando de 4 a 6 centímetros de largura, começando próximo ao alto da árvore e terminando cerca de 1,58 cm. do solo, isto é, ao nível da altura da vítima.
A outra mulher, que apoiava-se na árvore com a mão direita, perdeu a consciência durante 10 ou 15 minutos e ficou incapaz de mexer com as pernas por duas ou três horas. Sofreu algumas queimaduras na parte inferior dos pés, foi hospitalizada por dois dias e depois de dez dias pôde voltar ao trabalho.

Um curioso estudo teórico chegou à conclusão de que qualquer contacto com um condutor de raio, quando este cai, não seria um risco de morte porque a corrente descarregada através do corpo seria fraca demais. Mas isso não é um convite para testar a hipótese numa experiência pessoal.
Como a eletricidade do raio produz a morte? Tudo o que sabemos veio de três fontes principais. Em primeiro lugar, desde o final do século passado tem havido um constante aumento de nossos conhecimentos sobre como as correntes contínuas e alternadas nas principais freqüências, provocam a morte. Esses conhecimentos baseiam-se em grande parte em experiências com animais.
Em segundo lugar, foram feitos alguns estudos dos efeitos das correntes de impulso sobre animais. E por último vem os relatos de acidentes, variando em qualidade, da anedota até a investigação, os quais foram documentados cuidadosamente e de maneira completa do ponto de vista elétrico e médico. Contudo, as deduções são prejudicadas por duas falhas principais: uma delas, obviamente, é a ausência de quaisquer dados elétricos quantitativos; outra, é com frequência, a dificuldade em descobrir, depois de um acidente elétrico, do que exatamente a pessoa morreu.

PASSAGEM
Considera-se que o raio produz efeitos diretos por uma das três maneiras: pela sua ação sobre o coração e a respiração, e pelo calor. Há também os efeitos indiretos, como, por exemplo, traumatismo por quedas, mas não são peculiares do raio. Quando as correntes são maiores do que alguns rniliampères, o corpo comporta-se como um colóide sem estrutura, ou, devido à mecânica elétrica, como um condutor de volume. Não há uma passagem "preferida" ao longo da qual a corrente flui.

Acredita-se que na maioria dos acidentes de queda direta de raio, e em muitos de centelha lateral e de voltagem de contacto, a resistência do corpo ao longo da passagem tomada pela corrente seja de aproximadamente de 500 a 1.000 Ohms, possivelmente baixando depois que a pele foi perfurada. Geralmente, os efeitos são produzidos pela ação direta sobre os órgãos envolvidos; é pois importante traçar a passagem da corrente através do corpo.

O cuidadoso exame das marcas de queimaduras., geralmente dá a informações  sobre os pontos de entrada e de saída. Às vezes, estes podem ser surpreendentemente pequenos. O curso de retorno do raio tem um núcleo central de diâmetro de um centímetro pouco mais ou menos, o qual pode alcançar cerca de 30.000 graus K (Kelvin), mas apenas nas primeiras dezenas de microsssegundos.

Isso pode salvar uma pessoa de extensas queimaduras, embora pequenos objetos metálicos que ela esteja usando, possam fundir. Como a maior resistência à corrente é a da pele, o calor tende a se desenvolver nela, provocando muitas vezes, queimaduras relativamente pequenas na pele.

Mas se a corrente do raio tem uma "cauda" longa, pode ter um valor de várias centenas de ampères nesse período. Esses raios, chamados "quentes", podem provocar queimaduras mais severas no corpo e no vestuário. Com freqüência, o exame das vítimas revela marcas em forma de árvore ou arborescentes que não são verdadeiras queimaduras. Desaparecem depois de algumas horas.

A corrente do raio provoca a morte, seja afetando o coração ou o mecanismo nervoso que controla a respiração. O coração tem duas câmaras principais de bombeamento - uma para bombear o sangue pelo corpo, outra para bombeá-lo através dos pulmões. As delgadas paredes desses ventrículos são constituídas quase que exclusivamente de músculo, e a contração simultânea de todas as fibras musculares fornece a necessária pressão de bombeamento. Uma corrente elétrica passando através do coração, pode perturbar a ação conjunta das fibras, fazendo-as se contrair separadamente, falhando em estabelecer a suficiente pressão. Os ventrículos, observados nessas condições, em lugar de mostrar contrações regulares vigorosas, ficam flácidos com contrações irregulares (fibrilação) de fibras individuais.

RELACIONAMENTOS
Quase que todas as investigações para estabelecer os relacionamentos entre algum fator ou fatores elétricos e talvez o tempo, têm sido realizadas usando a corrente alternada nas principais frequências . A mais curta duração estudada em tais investigações, é de cerca de oito milissegundos, correspondendo a uma metade de onda em 60 Hz. Esta aproxima-se da duração de uma corrente de raio de cauda longa.

Foram sugeridos vários relacionamentos. Todos aceitam que a corrente ou um derivativo seja importante. Um dos relacionamentos mais largamente divulgado, sugere que, dentro de certos limites de tempo, o começo da fibrilação ventricular depende da energia. Outra sugestão é a de que depende da carga. Uma teoria propõe que o começo é uma função simplesmente da corrente, mas que na realidade, há dois começos, um, quando a corrente dura menos de um ciclo do coração, e outro, muito mais baixo, quando dura mais (cerca de 400 a 1.000 milissegundos) .

As correntes do raio não duram mais do que um ciclo do coração. Entretanto, uma corrente elétrica só pode provocar fibrilação se cair num determinado momento do ciclo, a onda "T", que ocupa cerca de 20 a 25 por cento do ciclo completo. Desde que se estabelece a fibrilacão, a circulação do sangue cessa e a morte sobrevém. Por último, foi confirmado recentemente que, na maioria das vítimas do raio, o coração simplesmente pára completamente (assístole ventricular). Os primeiros socorros para ambos são iguais.

SISTEMA NERVOSO
O centro do controle da respiração pelo sistema nervoso, fica na zona mais inferior do cérebro. Há fortes evidências de que a corrente tem que atravessá-la para suspender a respiração. De fato, o chamado tratamento pelo choque elétrico, para certos distúrbios mentais, é muito raramente usado, porque a respiração pode ficar interrompida depois que a corrente deixar de fluir. Há numerosos casos minuciosamente relatados, nos quais a alta voltagem ou correntes de raio passando através do centro respiratório provocaram a parada respiratória. Algumas das vítimas reagiram prontamente à respiração artificial. A passagem de uma corrente através da cabeça e do tronco parece ser mais comum nos acidentes com raios do que nos com choques elétricos.

Usando nossos conhecimentos sobre como a morte é provocada pelo raio, podemos tentar estabelecer uma base prática para os primeiros socorros. Estabelecido em termos mais simples, a respiração ou a circulação da vítima, ou ambas, podem ter parado. Provavelmente, nenhum procedimento de primeiro socorro poderá restabelecer uma ou outra, embora, felizmente, muitas vezes a respiração recomece espontaneamente depois de um intervalo variando de uns poucos segundos a várias horas. Obviamente, excetuando os casos de parada muito curta, é necessário providenciar a respiração artificial pelos primeiros socorros e depois, possivelmente no hospital, até a respiração ser recuperada.
O tratamento de emergência para a circulação interrompida é, segundo a maioria das autoridades, perigoso e deve ser aplicado com delicadeza. Seria prudente aprender com as organizações nacionais de primeiros socorros, como essas condições podem ser diagnosticadas e tratadas.

Precauções simples poderiam reduzir um pouco os acidentes de raio. Uma pessoa de pé atua como um condutor de para-raios, e assim, atrai o raio de uma distância que, como uma primeira aproximação, é proporcional ao quadrado do seu peso acima do solo. É, pois, muito mais seguro ficar agachado do que ficar de pé ou, o que é pior ainda, ficar de pé num veículo ou estrutura. Além de aumentar o peso real, é uma loucura levantar sobre a cabeça um guarda-chuva ou taco de golfe. É melhor deixar-se molhar do que morrer. O risco das centelhas laterais podem ser minimizado conservando‑se as pessoas, num grupo, separadas umas das outras por alguns metros. Nunca permanecer de pé,  perto do tronco de uma árvore isolada e permanecer longe de grandes objetos metálicos, tanto dentro como fora de casa.As barracas podem ser facilmente protegidas, mas é uma sábia precaução conservar-se a maior distância da armação metálica da barraca ou da lona úmida. Fonte: @ZR, W. R. Lee –  U.S. International Electrical and Electronic Engineers (IEEE)

Marcadores: ,

Print Friendly and PDF

posted by ACCA@10:57 AM