Descargas Atmosféricas
Introdução
Eng. Ronaldo Kascher Moreira, Dr.
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Descarga Atmosférica
Fenômeno Natural → arco intenso elétrico
através do ar ionizado
Luz intensa (relâmpago)
Som de alto volume (trovão)
Fenômeno complexo, sendo constituído por fluxo de
uma corrente elétrica impulsiva de alta intensidade e
curta duração.
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Descarga Atmosférica
Descargas podem ocorrer:
- intra nuvens,
- entre nuvens
- entre nuvens e o solo.
Na região tropical do planeta, as descargas
ocorrem geralmente junto com tempo chuvoso.
Filme 04 – descarga em etapas
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Distância de salto do lider “r(I)” em função
de I (kA)
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O mecanismo da descarga atmosférica – Modêlo eletrogeométrico
nuvem
Líder descendente
Ele não interceptará a descarga se o
líder se aproximar lateralmente
Para-raios tipo
Franklin
O líder descendente atinge a cota do
para-raios, mas não o “enxerga”,
aproximando-se depois da fachada
solo
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O mecanismo da descarga atmosférica – Modêlo eletrogeométrico
nuvem
Líder descendente
O sistema tipo “Gaiola de
Faraday”
Gaiola de
Faraday
A Gaiola bem projetada intercepta
a descarga independentemente de
sua posição de aproximação
solo
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Tipificação das descargas
Descargas nuvens solo – direção do canal e polaridade
No Brasil cerca de 90% são negativas descendentes
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Tipificação das descargas
NBR 5419-1 - Anexo A
Impulsos com duração inferior a 2 ms
Corrente de pico
Origem
Tempo de frente
Tempo até o meio valor
NBR 5419-1- Figura A.1 – Definições dos parâmetros de um impulso de corrente (tipicamente T2 < 2 ms)
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Parâmetros do Impulso da Descarga
As descargas atmosféricas, do ponto de vista de
engenharia de proteção, possuem basicamente 4
parâmetros de interesse:
Valor de pico da corrente de retorno: imax
Valor da carga “Q” do evento que corresponde à
carga das descargas curtas somada à carga da
descarga longa. Q=ʃ i . dt
A energia específica W/R da corrente da descarga
W/R=ʃ i² . dt
– O tempo de subida (ou tempo de frente) que
determina a taxa de variação (di/dt)max da corrente.
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Parâmetros das descargas atmosféricas
– imax:→ Importante no projeto do subsistema de
aterramento. Determina o potencial do aterramento
quando a corrente é conduzida à terra por ele.
– Q →
Responsável pelo efeito de derretimento nos
pontos de conexão (captação).
– W/R → Responsável pelo efeito de aquecimento,
quando a corrente fluir por componentes metálicos.
– di/dt → Determina tensões induzidas em loop (formado
por cabos de sinal principalmente.)
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Incidência de descargas
Fonte: Cemig
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PERÍODO 1985 a 1994 – Sistema de detecção de raios – CEMIG/MG
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Incidência de descargas
Fonte: www.inpe.br
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Sistema de monitoramento em tempo real – nova rede: Brasildat
Implantada em 2011
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Incidência de descargas
Fonte: www.inpe.br
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Efeitos das descargas atmosféricas
• As descargas atmosféricas fazem parte do circuito
elétrico do planeta → existem ainda muitos fenômenos
pouco estudados (ex: descargas para a estratosfera)
• Descargas no
campo →
incêndio e
fertilização do
solo
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Efeitos das descargas atmosféricas
• Descargas em linhas
de transmissão de
energia elétrica
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Efeitos das descargas atmosféricas
• Descargas em linhas de transmissão de energia
elétrica – backflashover.
Fonte: http://www.jspf.or.jp/journal/kaminari/02.html
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Efeitos das descargas atmosféricas
• Descargas nas proximidades de linhas de distribuição
elétrica e sítios de telecomunicação
Fórmula de Rusck
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Efeitos das descargas atmosféricas
Tensões induzidas
• FILME - motocicleta
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Efeitos das descargas atmosféricas
Fonte: The art and Science of
Lightning Protection; Uman, M.A.
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Efeitos das descargas atmosféricas
• Acidentes com
pessoas:
– Tensão de toque:
• Contato direto ou por arco
com a estrutura que está
conduzindo a corrente
• Parcela da corrente pode ser
drenada para o solo através
do corpo da vítima
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Efeitos das descargas atmosféricas
• Acidentes com
pessoas:
– Tensão de passo:
• Corrente da descarga
injetada no solo →
surgimento de uma
distribuição de
potenciais na superfície
do solo
• Em dois pontos
próximos distintos no
solo pode existir uma
diferença de potencial.
Vídeo – campo de futebol
Raio próximo - passo
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Efeitos das descargas atmosféricas
Fonte: The art and Science of Lightning Protection; Uman, M.A.
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Efeitos das descargas atmosféricas
• Efeitos térmicos e mecânicos
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SPDA
Um SPDA tem a função de captar, conduzir e dissipar a
corrente de um raio, sem fornecer riscos acima de valores
toleráveis aos usuários e equipamentos de uma instalação.
Guarda chuvas Pararrarios
Proposto no século 19
Para os cavaleiros elegantes !!!
Fonte: The art and Science of
Lightning Protection; Uman, M.A.
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SPDA
Chapéu Pararrarios
Proposto no século 19
Para as madames elegantes !!!
Fonte: The art and Science of
Lightning Protection; Uman, M.A.
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Descarga atmosférica em aeronaves
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• Filme 01
• Filme 02
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Mitos Sobre Descargas Atmosféricas
Raio não cai duas vezes no mesmo local (é mito!!!)
Segurar objetos metálicos (depende do caso)
Cobrir os espelhos de casa (é mito!!!)
Falar ao telefone fixo (verdade!!!! PERIGOSO!!!)
Retirar eletrodomésticos da tomada (boa prática!!!!)
Para raios atrai raios para região (é mito!!!!)
Para raios em um prédio próximo protege toda a região
em volta (é mito!!!!)
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