Análise das Fontes
6.3 Limitações no Desempenho dos LLS’s e suas Implicações nos Dados Gerados
As análises estatísticas obtidas a partir dos dados providos pelo LLS podem depender fortemente da Eficiência de Detecção (ED) dos strokes e dos flashes. No entanto, o outro parâmetro de desempenho, Precisão de Localização, não apresenta efeito significativo nas estatísticas.
A eficiência de detecção de descargas de uma determinada rede está condicionada à eficiência de detecção individual dos sensores, que por sua vez está condicionada ao limiar de sensibilização, ao valor de ganho da estação, ao nível de ruído no local de instalação da estação e, ainda, à eficiência dos critérios de discriminação do sinal.
Para que uma descarga atmosférica seja registrada pelo LLS, o sinal eletromagnético gerado, atenuado ao se propagar sobre uma superfície de condutividade finita, deve apresentar intensidade superior ao valor do limiar de sensibilização, considerando-se o número mínimo de sensores requeridos para o cômputo da solução de descarga.
A figura 6.1 visa ilustrar o comportamento da eficiência de detecção de um sensor em função da distância de observação em duas formas: idealizada e a outra estilizada mais próxima da ED real do sensor. O valor máximo de eficiência de detecção para um determinado valor de corrente é inferior a 100% devido a fatores como ruído local, tempo morto do sensor, processo de discriminação etc. O sinal gerado pela corrente de descarga a pequenas distâncias pode ser intenso o suficiente para saturar a eletrônica do sensor. No caso de distâncias elevadas, o sinal pode não ultrapassar o valor do limiar do sensor. Sendo assim, os limites de distância para uma determinada corrente, D1 e D2, estão condicionados,
respectivamente, ao limite de saturação e ao limiar de sensibilização. Uma representação da ED mais próxima da real é mostrada na figura 6.1b, onde os limites são suavizados através da inclinação da curva. Para cada valor de corrente obtém-se uma diferente curva EDsensor x
Distância.
(a) (b)
Fig 6.1 – (a) Eficiência de detecção idealizada do sensor para um determinado valor de corrente. (b) Representação esquemática mais próxima da eficiência de detecção real do sensor para dois valores de corrente. Figura adaptada da referência [Cigré, 2005]. Limiar de sensibilização 100% EDmax D1 D2 Saturação - Ruído local - Tempo morto - Discriminação de forma de onda, - Período de falha do sensor (ex. comunicação)
Distância
EDmax
D1 (I1) D1 (I2) D2(I1) D2(I2)
I2 > I1
Determinar a função EDsensor x Distância para cada valor de corrente é quase
“impraticável”, demandando um volume grande de dados. O trabalho [Cigré, 2005] ilustra o comportamento da eficiência de detecção relativa de diferentes tipos de sensores para uma determinada faixa de corrente (19kA a 21kA). Nele fica evidente a diferença que, às vezes, chega a ser significativa de uma estação para outra.
Uma outra análise mais viável consiste em encontrar a função EDsensor x Intensidade
do sinal. Neste caso, o primeiro limite é associado à função do limiar de sensibilização do sensor e o segundo limite é associado à saturação (figura 6.2).
Fig 6.2 – Eficiência de detecção do sensor em função da intensidade de sinal de campo.
A eficiência de detecção de uma rede pode afetar significativamente a densidade de descargas, a distribuição de corrente e a multiplicidade dos flashes. Mapas de densidade de flashes podem ser corrigidos quando se tem uma estimativa do valor da eficiência ao longo da área de cobertura. Porém, ressalta-se que tal estimativa pode não ser representativa. Ela pode ser obtida através da aplicação do modelo teórico desenvolvido pelo fabricante ou a partir da análise dos próprios dados, utilizando a eficiência relativa dos sensores. Deve-se tomar cuidado principalmente nas bordas da área coberta pelo LLS, local onde a eficácia de qualquer método que utilize a eficiência relativa dos sensores torna-se reduzida. A estimativa pode ser obtida também utilizando outra rede de detecção como referência. Isto é possível em locais que são cobertos por mais de um LLS. Porém, ainda assim, a correção estaria limitada à eficiência do LLS usado como referência. Trabalhos recentes verificam a eficiência de detecção utilizando imagens de vídeo em conjunto com medições de campo
100% EDmax S1 S2 Saturação - Ruído local - Tempo morto - Discriminação de forma de onda, - Período de falha do sensor (ex. comunicação)
Intensidade do sinal
elétrico [Kehoe and Krider, 2004] [Cramer et al, 2004] [Cigré, 2005]. Tal método é mais eficaz, porém se restringe a um ou poucos locais de monitoramento.
Outro elemento que influencia na densidade de flashes é a “contaminação” da base de dados por descargas de nuvens. Na possibilidade do grau de contaminação ser significativo, o mesmo deve ser compensado para se ter maior confiabilidade na informação gerada.
A multiplicidade dos flashes é extremamente influenciada pela eficiência de detecção dos strokes. Usualmente os valores de corrente dos strokes subseqüentes são menores que dos primeiros. Consequentemente a eficiência do LLS em detectar tais eventos é também menor, especialmente para os strokes subseqüentes de maior ordem de ocorrência. Avaliar mapas de multiplicidade obtidos a partir de dados do LLS requer muita cautela, pois a eficiência de detecção reduz à medida que se afasta do centro da rede. Com isso, a multiplicidade se torna ainda mais reduzida nas bordas da região de cobertura da rede. O que se observa na construção de mapas de multiplicidade é que o valor médio que predomina nas bordas da área de abrangência de um LLS (por exemplo, a RINDAT) é próximo de um [Dias, 2006].
A distribuição da intensidade de corrente é pode ser fortemente influenciada pela eficiência de detecção das descargas. Dependendo do seu ponto de incidência em relação à rede de sensores, eventos de baixa intensidade podem não ser percebidos pelo número mínimo de sensores requeridos para a solução da descarga. Mapas de valores médios de corrente apresentam também o efeito das bordas da rede, regiões onde os valores tornam-se significativamente maiores [Dias, 2006]. A análise dos valores absolutos de corrente depende também da representatividade do modelo de estimativa adotado pelo sistema. Sendo assim, recomenda-se a análise relacional, evitando análises em termos de valores absolutos até que se efetue a adequada calibração do LLS. Nos trabalhos [Cigré, 2005] e [Mesquita et al, 2006] é ilustrada a influência do desempenho do LLS na distribuição de corrente, onde são avaliadas diferentes condições de eficiência de detecção. Tais condições foram obtidas através do reprocessamento dos dados, excluindo-se a participação de alguns sensores.