O que são tempestades geomagnéticas ?

 

Os ciclos solares são fenómenos complexos e ainda mal compreendidos. Contudo, constata-se que o número de pontos negros (sunspots) que aparecem à superfície do Sol atinge um pico de 11 em 11 anos. Desde a invenção do telescópio - há quatro séculos - que o Homem tem vindo a monitorar estes sunspots.

Os sunspots dão origem a súbitas descargas de enormes quantidades de energia e, por exemplo, a mais forte destas erupções liberta a mesma quantidade de energia que 40 biliões de bombas atómicas. Esta energia aquece os gases próximos e gigantescas bolhas de matéria escaldante são cuspidas pelo Sol. Estas massas de protões e electrões – chamadas – nuvens de plasma – podem acabar por atingir a Terra.

 

Em direcção à Terra

 

Uma rajada solar pode viajar à estonteante velocidade de 300 a 1 200 km/s !

Mas são necessários alguns dias para que este vento solar cubra os 150 milhões de km que separam o Sol da Terra. Enquanto que os fotões levam 8 minutos a atingir a Terra, as partículas electricamente carregadas levam 2 a 5 dias para atingirem o nosso planeta. Felizmente, a maioria delas é deflectida pelo campo magnético da Terra.

Contudo, as partículas que penetram a atmosfera geram poderosas correntes eléctricas de intensidade variável. As correntes fluem a uma altitude de cerca de 100 km na ionosfera por alguns minutos, horas ou mesmo dias, criando belos fenómenos chamados aurora boreal (norte) e aurora austral (sul).

Infelizmente, estes belos e coloridos espectáculos não são o único efeito dos ventos solares.

 

As correntes eléctricas na ionosfera rapidamente alteram a intensidade do campo magnético da Terra, provocando tempestades. Elas também induzem correntes na crosta da Terra que procuram bons condutores, tais como carris ferroviários, pipelines, cabos transoceânicos e linhas eléctricas.

 

As linhas de transmissão eléctricas são ligadas à Terra pelo neutro dos transformadores e por isso constituem-se como um circuito de mínima resistência. A forte corrente produzida pelas tempestades magnéticas flui através dos transformadores que não foram desenhados para lidar com este tipo de correntes e, por seu lado, isso causa flutuações de voltagem. Os equipamentos de protecção tratam essas anormais correntes como um pico de voltagem ou como sobrecargas e, desnecessariamente, desligam os sistemas de transmissão.

 

O blackout de 1989 - Quebec recorda

 

Em Março 1989, o Québec sofreu um completo apagão. Tudo começou a 10 de Março quando nuvens de plasma deixaram o Sol em direcção à Terra. A 12 de março, começaram as primeiras flutuações de tensão na rede de transmissão da Hydro-Québec. O Centro de Controle do sistema fez o seu melhor para manter o sistema estável.

Mas, às 2:44 pm de 13 de março, o campo magnético da Terra alterou-se subita e dramaticamente. Ao mesmo tempo, o equipamento de protecção disparou e, em menos de 1 minuto, o Québec estava a braços com um massivo blackout que durou mais de 9 horas (e alguns dias em certas zonas).

 

Porquê o Québec?

 

O Québec não é a única vitima dos efeitos das tempestades magnéticas.

Todas as empresas de electricidade localizadas em latitudes altas são vulneráveis, incluindo as da Rússia Norte, Escandinávia e Alasca.

Mas a Hydro-Québec está particularmente exposta porque o Québec assenta sobre um imenso escudo de crosta terrestre que impede as correntes de fluírem para a terra. Por isso, a corrente é forçada a procurar uma saída, e as linhas de transmissão oferecem os circuitos de menor resistência. Além disso, devido à grande extensão da sua rede de transmissão, a Hydro-Québec torna-se ainda mais vulnerável às fúrias do Sol.

 

Efeitos laterais

 

As tempestades solares afectam muito mais que as linhas eléctricas. Elas interferem com os satélites, equipamentos de comunicação rádio, telefones celulares, emissões de televisão e comunicações de ondas curtas.

Para além disso essas tempestades podem causar corrosão nos pipelines e gasodutos, e inclusive podem activar extemporaneamente a sinalização ferroviária.

 

Rede Internacional

 

Uma rede internacional está hoje em funcionamento com vista a monitorar a actividade do Sol por recurso a satélites e observatórios. Os dados recebidos são utilizados por centros regionais na previsão de distúrbios. Um desses centros, localizado em Ottawa, emite reports actualizados hora a hora via internet.

 

GICs

 

Quando o campo magnéico da Terra captura as partículas ionizadas transportadas pelos ventos solares, as Correntes de Indução Geomagnéticas (GIC – geomagnetically induced current) podem fluir através dos sistemas eléctricos, entrando e saindo pelos muitos pontos de aterramento das redes de transmissão. Estas GICs são produzidas quando choques resultantes das súbitas e severas tempestades magnéticas sujeitam partes da superfície da Terra a flutuações no normalmente estável campo magnético da Terra. Estas variações de campo magnético induzem campos eléctricos na Terra que por sua vez criam diferenças de potencial entre os vários pontos de aterramento – o que leva a que as GICs fluam através de transformadores, linhas de transmissão e aterramentos. Note-se que poucos ampéres são necessários para disromper a operação de um transformador e que, em muitas áreas afectadas por tempestades magnéticas chega a verificar-se correntes de mais de 100 A.

 

GICs e Transformadores

 

As GICs podem levar os transformadores àquilo que se chama de saturação em meio-ciclo. Uma situação na qual a corrente nos enrolamentos pode exceder a carga nominal dos transformadores causando igualmente que o fluxo magnético – usualmente circunscrito ao núcleo do transformador – origina fugas para as estruturas adjacentes provocando aquecimentos excessivos e consequentes danos.

Existem evidencias de que a vida útil dos transformadores nas zonas susceptíveis a GICs é mais reduzida que o normal.

 

Para além de problemas no próprio transformador, a saturação em meio-ciclo leva o transformador a requerer uma grande corrente de excitação que, à frequencia fundamental, apresenta uma componente inesperadamente indutiva. A enorme corrente de excitação está igualmente repleta de harmónicas cuja presença pode causar o extemporâneo disparo dos bancos de condensadores, o que agrava as condições de regulação de tensão da rede.

 

fonte: Hydro-Québec

Blackout

no

Quebec

 

esta imagem é parte de uma sequencia que descreve o distúrbio no campo magnético da Terra que despoletou o colapso e blackout do sistema Hydro Québec aquando da Grande Tempestade magnética de Março 13, 1989. A sequencia, que pode ser vista em animated gif (482 kb) no site da Metatech, descreve as condições que ocorreram entre as 7:42 e as 7:48 GMT (UT). Incluindo uma perturbação magnética que, no baixo Manitoba e nordeste Minnesota, atingiu a magnitude 865 nTesla/minuto. À velocidade de 1 000 km/min estas alterações magnéticas lambem a Terra em poucos minutos.

 

aprendendo …

notas posted by Hydro Quebec

 

as tempestades solares não afectam apenas os sistemas eléctricos. Elas interferem com satélites, equipamentos de comunicação rádio, telefones celulares, emissões de televisão e transmissões via ondas curtas.

E podem ainda causar corrosão nos pipelines e gasodutos, e activar extemporaneamente a sinalização ferroviária.

 

Correntes Geomagneticamente Induzidas

 

Quando o campo magnético da Terra captura as partículas ionizadas transportadas pelos ventos solares, as Correntes de Indução Geomagnéticas (GIC - geomagnetically induced current) podem fluir através dos sistemas eléctricos, entrando e saindo pelos muitos pontos de aterramento das redes de transmissão. Estas GICs são produzidas quando choques resultantes das súbitas e severas tempestades magnéticas sujeitam partes da superfície da Terra a flutuações no normalmente estável campo magnético da Terra. Estas variações de campo magnético induzem campos eléctricos na Terra que, por sua vez, criam diferenças de potencial entre os vários pontos de aterramento - o que leva a que as GICs fluam através de transformadores, linhas de transmissão e aterramentos. Note-se que poucos ampéres são necessários para disromper a operação de um transformador e que, em muitas áreas afectadas por tempestades magnéticas chega a verificar-se correntes de mais de 100 A.

 

As GICs podem levar os transformadores àquilo a que se chama de saturação em meio-ciclo. Uma situação na qual a corrente nos enrolamentos pode exceder a carga nominal dos transformadores causando igualmente que o fluxo magnético - usualmente circunscrito ao núcleo do transformador - origine fugas para as estruturas adjacentes provocando aquecimentos excessivos e consequentes danos. Existem evidencias de que a vida útil dos transformadores nas zonas susceptíveis a GICs é mais reduzida que o normal.

 

Para além de problemas no próprio transformador, a saturação em meio-ciclo leva o transformador a requerer uma grande corrente de excitação que, à frequencia fundamental, apresenta uma componente inesperadamente indutiva. A enorme corrente de excitação está igualmente repleta de harmónicas cuja presença pode causar o extemporâneo disparo dos bancos de condensadores, o que agrava as condições de regulação de tensão da rede.

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