Corrente contínua

Em cerca de 23% dos raios, pelo menos uma DR é seguida por uma corrente de longa duração, que pode ser entendida como sendo “um arco quase- estacionário entre a fonte de carga na nuvem e o solo” e que é chamada de corrente contínua (Icc). O pico de corrente das DRs que são seguidas por Icc longa possui valor sempre inferior a 20 kA, Saba et al., 2006.

Valores típicos de Icc estão entre dezenas e centenas de amperes, com duração de até centenas de milissegundos” (RAKOV; UMAN, 2003). A corrente que flui pelo canal entre o pico de corrente da DR e o nível quase-estacionário Icc, chama-se de corrente intermediária, uma etapa de transição, com duração de alguns milissegundos e corrente da ordem de alguns quiloampères (Uman, 1987). Neste estudo foram encontrados, na grande maioria dos casos, duração de 5 ms para essa corrente intermediária, valor este utilizado como padrão para a separação do final da DR e o inicio da Icc.

O maior poder destrutivo dos raios com Icc se explica pelo fato da corrente ser aplicada por mais tempo sobre os materiais (décimos de segundos e não alguns milésimos de segundos como nas descargas sem Icc). Essa longa duração da descarga resulta em maior transferência de carga que pode chegar a ser dezenas de vezes maior que nos raios sem Icc.

A partir do final da primeira metade do século XX, quando da realização dos primeiros estudos da Icc em raios nuvem-solo, diversos trabalhos foram realizados através da técnica de medida direta. Vários pesquisadores, tais como, MacEachron (1939); Davis e Standring (1947); Hagenguth e Anderson (1952) e outros, utilizando equipamentos instalados no topo do edifício Empire State Building, bem como de tantas outras edificações altas, foram os precursores. Também foram realizados estudos em condições naturalmente altas como na torre construída no pico do monte San Salvatore, por Berger e Vogelsanger, 1965. Entretanto, as medidas realizadas não representavam a realidade das descargas naturais devido a geometria da própria edificação.

Com esses primeiros resultados, já se constatava a existência de uma corrente intermediária, durante o final do estágio decrescente da alta corrente da DR. Essa corrente tinha a duração da ordem de milissegundos e seu valor variava de poucos quiloamperes até zero. Estudos mais recentes constataram que em seqüência a essa corrente intermediária, ainda associada à DR, podia ocorrer também uma fraca corrente para o solo. Essa corrente que se mantém no canal por dezenas a centenas de milissegundos, recebeu o nome de corrente contínua (Icc). Estudos revelam que as fontes de carga que alimentam a Icc possuem uma distribuição horizontal no interior da nuvem de tempestade (KREHBIEL et al., 1979).

A Icc tem sido medida também de forma indireta, através de medidas remotas dos campos elétricos e magnéticos que elas produzem (BROOK et al., 1962; KITAGAWA et al., 1962) ambos no Novo México, EUA. Essas Icc foram divididas em 3 categorias de acordo com a duração. São consideradas Icc longas, as que duram mais de 40 ms (KITAGAWA et al., 1962; BROOK et al., 1962) e Icc curtas, as que duram entre 40 ms e 10 ms (SHINDO; UMAN, 1989). Por fim, as denominadas Icc muito curtas com sua duração entre 3 e 10 ms (BALLAROTTI et al., 2005). Já foram encontradas Icc com duração superior a 500 ms (SABA et al., 2006). Em alguns casos podem ocorrer mais de uma Icc longa para um mesmo raio (VALINE; KRIDER, 2002; SABA et al., 2006; CORREIA; SABA, 2008).

As cargas transferidas pela Icc, encontradas por Uman (1982), estão entre 3,4 C e 29,2 C, com uma média de 12 C. Williams e Brook (1963), também no Novo México, usaram um magnetômetro para medir o campo magnético remotamente. Os autores obtiveram uma corrente média de 184 A, uma carga média transferida de 31 C e uma duração média de 184 ms. Krehbiel et al.( 1979), usando uma rede de sensores de campo elétrico, no Novo México, encontrou Icc desde 50 A até 580 A. Livingston e Krider (1978), revisaram as estatísticas de ocorrência de Icc e encontraram que de 29 % a 46 % dos raios medidos na Flórida apresentaram Icc.

Aproximadamente 50% dos raios do Novo México, medidos por Brook et al., 1962, tinham Icc com duração maior que 40 ms. Thomson, 1980, encontrou uma taxa de 48% de raios com algum tipo de Icc para a Nova Guiné.

A Icc medida por Berger e Vogelsanger (1965), de raios NS- diretas em torre, na Suíça, apresentou valores entre 100 A e 300 A. A metade dos raios que apresentaram Icc destruiu mais de 25 C, sendo o maior valor encontrado de 80 C. Valores estes bem maiores que a carga transferida por DR.

2.1.3 - Raio nuvem-solo positivo

O raio nuvem-solo positivo (NS+) seguem, com poucas diferenças, as mesmas etapas descritas para os NS- (PINTO; PINTO, 2000). Em geral, iniciam-se a partir de um líder com uma luminosidade mais fraca comparada ao líder escalonado de um NS-; tal líder propaga-se a partir de uma região de cargas positivas dentro da nuvem, não apresentando passos, mas sim uma luminosidade contínua, porém com variações periódicas de intensidade e raramente apresentando ramificações. Outra característica importante refere-se ao número de DR, normalmente apresentando somente uma DR, com pico de corrente maior que os picos de corrente das DRs dos raios NS-. Costumam também apresentar Icc mais longa, o que somada à DR também mais intensa, transfere maior quantidade de carga para o solo. Isso faz com que os raios NS+ sejam os mais destrutivos dos raios e responsáveis pela maioria dos danos que envolvem o efeito térmico. Dentre eles podemos citar os danos em cabos guarda em linhas de transmissão com fibra óptica embutida (OPGW), fadiga nos transformadores de distribuição de energia elétrica, queima dos fusíveis de proteção em transformadores de distribuição, incêndios em florestas, buracos na fuselagem de aeronaves, entre outros.

3 - CAMPO DE ESTUDOS DE RAIOS E INSTRUMENTAÇÃO