11 – Sobre a geração de eletricidade estática em antenas e fios encapados com materiais isolantes.

Para iniciarmos este assunto, segue abaixo um vídeo que mostra a eletricidade estática existente nas antenas (RODRIGUES, 2013):

Estática em antena de PX

Pelo fato da antena estar exposta à atmosfera, o vento gera cargas elétricas na antena e no cabo a ela conectado. O aterramento ajuda a dissipar esta eletricidade estática. (HOLT, 2007):

Because the antenna is outdoors, wind creates a static charge on the antenna and on the cable attached to it. This charge can build up on both antenna and cable until it jumps across an air space, often passing through the electronics inside the “low noise block down converter feed” horn or receiver. Grounding helps to dissipate this static charge (HOLT, 2007).

As antenas estão submetidas à corrente DC vertical descendente proveniente da ionosfera. Isto representa uma alta voltagem a poucos micro amperes e quanto mais alta a antena estiver colocada em relação ao solo, maior será a voltagem da eletricidade estática acumulada na antena.

I know that our antennas are supposed to intercept the vertical DC current coming down from the sky. This typically represents a high voltage at a few micro amps (the higher up your antenna is located off the ground, the higher the voltage values on your antenna).

Fonte: Página da Internet. Disponível em < URL: : http://www.nuenergy.org/emergency-power-from-atmospheric-static-electricity/ >. Acessado em 2013.

Os fios  de antena encapados são os melhores para acumular eletricidade estática, não importando o formato e a disposição dos mesmos, sendo necessário apenas que estejam elevados em relação ao solo. Quanto mais alto estiverem, maior será a voltagem da eletricidade estática que acumularão.

It is important to choose only insulated antenna wire for this project, as this will work best. The wire should be completely insulated from end to end with no breaks or soldered connections anywhere in-between. It doesn’t seem to make any difference whether you lay it out in a straight line, in a looped antenna configuration, or if it weaves back and forth. Lenght is the key, not its footprint size.

Fonte: Página da Internet. Disponível em < URL: : http://www.nuenergy.org/emergency-power-from-atmospheric-static-electricity/ >. Acessado em 2013.

When conditions such as wind and super cold air are frequently persistent, you will be able to weld the fillings in your teeth together! …Be carefull!

The higher you get then insulated wire of the ground, the better it will work in capturing DC current from the air for this highly effective, but low cost emergency battery charging system.

Fonte: Página da Internet. Disponível em < URL: : http://www.nuenergy.org/emergency-power-from-atmospheric-static-electricity/ >. Acessado em 2013.

Também existe a seguinte citação em (FAGUNDES, 2013) com relação aos fios deixados flutuantes:

3) Longas linhas de transmissão desligadas e não-aterradas podem acumular grande quantidade de carga eletrostática pela ação dos ventos em seus condutores.

A intensidade de carga acumulada depende de uma série de fatores, tais como o comprimento da LT, velocidade do vento, direção do vento em relação à LT, umidade relativa do ar, etc.” (FAGUNDES, 2013)

No trabalho de pesquisa publicado por um grupo de pesquisadores da UNICAMP (RUBIA, 2010), é abordado o fenômeno da geração da eletricidade estática em polietileno e outros polímeros, por meio da adsorção nos mesmos dos íons existentes na umidade presente no ar.

Portanto, podemos afirmar que além das cargas elétricas positivas geradas nos fios dos detonadores pelo Campo Elétrico Vertical atmosférico a uma diferença de potencial elétrico em relação ao solo de aproximadamente 3 kV, as capas isolantes dos fios dos detonadores também receberam cargas elétricas devido ao vórtice, gerado na atmosfera do meio ambiente no interior da Torre Móvel de Integração pelo forte vento que passava tangente à porta da Torre no instante do acidente, desencadeando uma geração de cargas elétricas nos quatro fios dos detonadores maior que aquelas dissipadas pelo circuito RC ligado ao aterramento da casamata.

O circuito RC acima citado, é aquele formado pelos dezesseis resistores de 100 kΩ associados em paralelo (6,25 kΩ) e pelas capacitâncias dos detonadores, cujas carcaças estavam aterradas na estrutura do Veículo, seus oito pares de fios de 5 m (~40 m no total), encapados com polímero e juntados numa cablagem umbilical, os dezesseis fios verticais também encapados com polímero (~320 m no total) que ligavam os resistores de 100 kΩ ao Quadro de Distribuição de Linhas Umbilicais da Sala de Interface, bem como a capacitância dos dois cabos de fios torcidos e blindados de 300 m que ligavam a sala de interface ao dispositivo de disparo existente na casamata, cuja extremidade estava curto-circuitada e aterrada (COMAER, 2004).

Visão Geral do Sistema VLS-1 V03, cablagem dos fios dos detonadores, sala de interface, casamata e linha de fogo.Figura 79 - Simplificada e desprotegida, como encontrava-se no dia do acidente

Segue abaixo o “Abstract” deste trabalho de pesquisa:

“ABSTRACT”

“Electrostatic phenomena were discovered long ago but their interpretation according to well-established atomic-molecular theory is still lacking. As a result, electrostatic phenomena are often irreproducible and uncontrolled, causing serious practical problems. Highly reproducible recent experimental results on electrostatic charging from this and other laboratories are reviewed in this work, together with a description of the relevant but not so usual Kelvin probe and Faraday cup techniques. These results support a new model for electrostatic charging of dielectrics and insulated metals, based on the role of moist atmosphere as a charge reservoir.”

Keywords: water ion partition; electrostatic charging; Kelvin probe.”

Bibliografia

1 – FAGUNDES, S. M. Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade, Curso Básico. Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC. Página  da Internet. Disponível em <URL: http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/saimon/materiais/ELT___LAB_01___Seguran_a_em_eletricidade.pdf >. Acessado em 2014.

2 – HOLT, M. Radio and Television Equipment.  2007. Página da Internet. Disponível em < URL: http://ecmweb.com/code-basics/article-810-radio-and-television-equipment >. Acessado em2013.

3 – RODRIGUES, V. Estática na antena de PX – Parte1. Página da Internet. Disponível em < URL: http://www.youtube.com/watch?v=_cqgOYadSrA >. Acessado em 2013.

4 – RUBIA, F. et al. Eletrização de dielétricos: novas propostas para resolver velhos problemas. 2010. Quím. Nova, v.33 nº 10. Página da Internet. Disponível em < URL: http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422010001000019&script=sci_arttext >. Acessado em 2013.

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About Dallapiazza

Este trabalho de pesquisa é destinado à Força Aérea Brasileira. Tem como objetivo principal orientar os atuais e futuros engenheiros, que trabalham ou pretendem trabalhar nestas atividades de lançamento de foguetes de sondagem ou veículos lançadores de satélites, sobre o projeto correto do circuito de segurança e atuação de solo, os riscos existentes e as medidas preventivas que devem ser adotadas na proteção do mesmo, a fim de torná-lo seguro e fornecer subsídios para o lançamento seguro do VLS-1 V04, bem como ser fonte de material didático sobre este assunto. É também uma homenagem ao meu tio, Brig Eng Roberto Della Piazza (1938-2013), T72 do ITA e Ex-Diretor da Diretoria de Material da Aeronáutica, cujo sobrenome correto do pai e do avô é Dallapiazza.
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