Observação e modelagem dos processos físicos envolvidos naformação das descargas atmosféricas

• Autor(a) principal: Miguel de Brito Guimaraes Neto
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATELG3
• topic: Engenharia elétrica; Raio; Engenharia elétrica

Neste trabalho investigaram-se características dos canais positivos e negativos de descargas nuvem-solo negativas, na fase imediatamente anterior ao início da descarga de retorno. A discussão se baseia em medições de corrente, campo elétrico, luminosidade e em vídeos de câmera ultrarrápida, obtidos simultaneamente na Estação de Pesquisa do Morro do Cachimbo (MCS). Tais medições configuram os registros mais completos de descargas naturais apresentados na literatura até o presente momento. Os desenvolvimentos realizados no contextodesta tese envolveram a implantação de melhorias nos sistemas de medição da estação, com vistas à obtenção de resultados de maior confiabilidade, e o monitoramento desses sistemas por duas temporadas de chuvas. As interpretações desenvolvidas a partir das correspondentes medições resultaram em contribuições significativas em três campos distintos. Primeiramente, no que diz respeito aos canais negativos, os resultados revelaram variações muito reduzidas navelocidade de propagação na fase final de desenvolvimento dos canais (últimas centenas de metros propagados). Além disso, foi documentada uma observação muito rara. Esta consistiu no desenvolvimento contínuo do canal descendente que precedeu uma primeira descarga de retorno na torre de MCS, diferente da usual propagação por passos. Em relação à propagação de canais ascendentes positivos, este trabalho identificou uma condição comum de iniciação dos canais em todas as correntes medidas em MCS, consistindo em um limiar de corrente contínua de 4 A. Este limiar corresponde a um campo elétrico ao nível do solo deaproximadamente 60 kV/m, medido a 50 m de distância da torre. A partir de evidências experimentais e de análises de dados disponíveis na literatura, o trabalho concluiu que canais positivos se propagam de forma contínua, sem envolver passos. A velocidade de propagaçãodos canais positivos filmados apresentou dispersão elevada em relação a um valor médio, que se mostrou muito menor que o correspondente em canais descendentes negativos. Finalmente, foram determinados, pela primeira vez na literatura, pares de distâncias de indução do canalascendente (SDs) e correntes medidas diretamente de primeiras descargas de retorno. As SDs foram calculadas a partir de quatro metodologias distintas. Foi demonstrado que distâncias de indução determinadas exclusivamente a partir de vídeos podem apresentar valores subestimados. O uso do critério de iniciação do canal ascendente de 4 A foi introduzido nos cálculos e uma nova metodologia para determinação da SD exclusivamente a partir dos registros de corrente foi desenvolvida. Esta metodologia foi aplicada a 17 correntes de primeira descarga. Os resultados confirmaram a tendência de crescimento da SD com o aumento da amplitude de corrente. Além disso, foi observada uma dispersão muito elevada deste parâmetroem eventos que exibiam valores comparáveis de pico de corrente, o que foi atribuído ao caráter aleatório e imprevisível da geometria das ramificações do canal descendente negativo.