Universalização da energia elétrica através da tecnologia ... - IEE/USP

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Os instantes iniciais da formação da descarga atmosférica acontecem no interior da
nuvem, com disrupções internas que favorecem o deslocamento descendente das cargas
negativas para a borda inferior (a) e (b), rompendo a partir daí a rigidez dielétrica do ar e
avançando em degraus, ou passo a passo, em direção ao solo, conforme mostrado em (c), (d),
(e) e (f). Esse avanço escalonado é denominado de líder escalonado ou “stepped leader”.
O deslocamento do líder escalonado é feito em trajetórias tortuosas, aleatórias,
formando várias ramificações, embora muitas delas não atinjam o solo. Conforme Rakov e
Uman (2003), cada passo do canal tem uma duração típica de 1 µs e um comprimento de
dezenas de metros, sendo que após cada passo, há um intervalo de 20 µs a 50 µs para reiniciar
o próximo trajeto. Ainda de acordo com os autores citados, a velocidade média de
deslocamento do canal é relativamente lenta, em torno 200.000 m/s.
Quando o líder escalonado vai se aproximando do solo, sua intensa carga negativa
induz no solo imediatamente abaixo uma grande quantidade de cargas positivas. Assim, à
medida que o campo elétrico vai crescendo e ultrapassa o gradiente crítico do ar, em torno de
3 MV/m, ele provoca o surgimento de um ou mais líderes ascendentes. O instante em que o
líder ascendente parte do solo ao encontro do líder escalonado descendente, marca o início do
processo de conexão denominado de “attachment”. O encontro entre os líderes descendente e
ascendente, ocorrendo a algumas dezenas de metros acima do solo, faz com que flua pelo
canal de descarga uma intensa corrente, denominada de corrente de retorno, ou “return
stroke”. Essa etapa é a de maior interesse para o estudo da proteção dos sistemas elétricos, em
razão da elevada amplitude de corrente e da velocidade com que se dá a descarga. Todo esse
processo está ilustrado na Figura 5.4, a seguir.
Figura 5.4 Etapas para estabelecimento da corrente de retorno (“return stroke”)
Fonte: Figura adaptada de Uman (1986, p.75.)