Libya Teknik Üniversitelerinde TKY Ugulamasına Yönelik

As medições de campo elétrico tiveram início na Campanha de 2005 (Jan. a Fev. de 2005), quando dois registros foram obtidos. O experimento continuou na Campanha de 2006 (Jan. a Fev. de 2006), utilizando um sistema de medição aprimorado, descrito na Seção 8.2. As principais modificações introduzidas no sistema de medição foram a melhoria do cabo de conexão até os eletrodos (melhor blindagem e menor capacitância), substituição do gabinete da estação (melhor blindagem, proteção contra incidência de luz do sol direta e contra condensação de umidade) e substituição do sistema de comunicação de fibra óptica para rádio. No entanto, devido às condições climáticas desfavoráveis, apenas um registro foi obtido na Campanha de 2006. Neste trabalho será apresentada a descarga registrada em 2006 porque, embora os registros da Campanha de 2005 apresentem formas de onda similares, elas são muito ruidosas para permitir uma análise quantitativa. Por conveniência, as ondas registradas serão mostradas como excursões positivas. A Fig.8.8 mostra a Plataforma de Foguetes vista da Estação de Controle, antes e durante a captura de uma descarga atmosférica induzida por foguetes. Nesta figura pode-se observar que o canal da descarga é retilíneo, pois o mesmo acompanha o trajeto original do fio. Esta característica também é interessante para efeito de modelamento, pois um canal da descarga retilíneo é geralmente considerado nos modelos teóricos.

A Fig. 8.9 mostra a forma de onda de corrente registrada na Plataforma de Foguetes. Seu valor de pico é 13 kA, com um tempo de cauda de 25 µs. A Fig. 8.10 mostra um zoom nos primeiros 4 µs, revelando um tempo de frente bem curto (0,12 µs). Tempos de frente curtos são uma característica de descargas de retorno induzidas por foguetes, as quais são similares a descargas subsequentes de descargas atmosféricas naturais. Deve ser observado que esta corrente flui da terra para a nuvem, sendo mostrada como uma onda positiva por conveniência. O registro de campo elétrico correspondente à descarga mostrada na Fig. 8.9 é mostrado na Fig. 8.11. Este campo aponta para a Plataforma de Foguetes e também é mostrado como uma onda positiva por conveniência. A onda medida apresenta uma frente íngreme, seguida por uma cauda com decaimento suave. O valor de pico é 977 V/m e o tempo de frente é 0,06 µs.

Fig. 8.9 - Corrente da descarga de retorno (escala de tempo de 80 µs).

Fig. 8.11 - Campo elétrico radial.

A velocidade da descarga de retorno na parte inferior do canal da descarga foi obtida a partir da medição de campo magnético realizada na Estação Auxiliar. O valor obtido foi de 130 m/µs, o qual é compatível com os valores medianos disponíveis na literatura [RAKOV, 2007]. Esta estimativa foi realizada comparando a onda de campo magnético medida com um conjunto de ondas teóricas calculadas a partir de (4.37) considerando uma corrente trapezoidal (visando reproduzir a onda da Fig. 8.10), os dados do campo de testes e diferentes valores de velocidade da descarga de retorno. Como a Estação Auxiliar fica relativamente próxima da descarga atmosférica, a velocidade estimada pode ser considerada como representativa da porção inferior do canal da descarga (cerca de 100 m). A Fig. 8.12 mostra as diversas ondas calculadas a partir de (4.38) e a onda medida, onde se pode verificar que a velocidade da descarga de retorno se situa em torno de 130 m/µs.

Fig. 8.12 - Estimativa da velocidade da descarga de retorno a partir da medição de campo magnético (v em m/µs).

A resistividade do solo foi medida utilizando o Método de Wenner (SUNDE, 1968, pp. 44-46), onde os dois eletrodos utilizados para a medição do campo elétrico foram utilizados como os eletrodos internos e dois outros pequenos eletrodos auxiliares foram instalados em linha com os primeiros. As medições de resistividade do solo foram realizadas regularmente durante o período de teste utilizando um medidor de resistência de aterramento (Gossen, Geohm 2) e os resultados foram estáveis. A leitura realizada no dia da medição tratada nesta seção foi 400 Ω m. Como o foguete foi disparado imediatamente após a chegada da chuva, é de se esperar que a resistividade do solo não tenha variado do valor medido.

Após o final da campanha de medições, uma amostra de terra foi retirada da região entre os eletrodos, visando determinar o seu valor de permissividade elétrica. Esta amostra foi secada, moída e colocada entre duas placas metálicas. A amostra foi então umedecida com água destilada, visando a sua compactação, e deixada a secar naturalmente. A permissividade do solo foi calculada a partir dos valores de capacitância medidos com uma Ponte RLC (HP 4284A) na faixa de frequências de 80 kHz a 1 MHz e os resultados foram razoavelmente estáveis. A permissividade relativa obtida para a terra seca foi 8,5 (em 1 MHz). A amostra foi novamente umedecida com água destilada até que sua resistividade estivesse próxima do valor medido em campo (400 Ω m) e os valores obtidos para a permissividade relativa nestas condições variou monotonicamente de 16 para 80 kHz até 14 para 1 MHz, de forma que o valor R = 15 foi considerado como representativo para o solo do

campo de testes.

Cabe observar que a medição da permissividade do solo se mostrou bem mais complexa do que aparentava inicialmente. As primeiras medições com terra úmida se mostraram inconsistentes, aparentemente devido à formação de uma interface capacitiva entre a terra e a placa metálica, a qual pode ser explicada pela dissolução dos sais contidos na terra. Esta interferência mostrou-se pouco sensível ao metal utilizado nas placas (cobre, alumínio ou aço galvanizado) e só foi contornada ao se aplicar uma fina película de material plástico sobre a superfície do metal. Naturalmente, esta película teve de ser caracterizada eletricamente e considerada no cálculo da permissividade do solo. O isolamento das placas determinou também a necessidade de utilizar eletrodos auxiliares para a medição da resistividade do solo, visando reproduzir as condições de campo. Uma análise mais detalhada das técnicas de medição das propriedades elétricas de solos pode ser encontrada no artigo publicado por PORTELA et al. (2006).