Descarga de corona

Em eletricidade, uma descarga de corona é uma descarga elétrica produzida pela ionização de um fluido nas redondezas de um condutor, a qual ocorre quando o gradiente elétrico excede um certo valor, mas as condições são insuficientes para causar um arco elétrico.

Introdução

Uma descarga de corona é formada pela emissão de elétrons por eletrodos de alta tensão, no qual chocam-se com átomos do dielétrico adjacente ao eletrodo. O choque provoca a liberação de novos elétrons, formando um processo chamado de avalanche de Townsend.

Quando o gradiente do potencial elétrico é grande o suficiente em um ponto no fluido, o fluido que se encontra neste ponto se torna condutivo. Se um objeto carregado tem uma superfície pontuda, o ar em torno deste ponto ira ter um gradiente muito maior que dos outros pontos. O ar próximo ao eletrodo se tornara ionizado (parcialmente condutivo), enquanto nas regiões mais distantes não. Quando o ar próximo ao ponto torna-se condutivo, isto tem um efeito de aumentar o tamanho aparente do condutor. Desde a nova região condutora e menos pontuda, a ionização passara a não existir nesta localidade. Fora da região de ionização e condução, as partículas carregadas lentamente encontram seu caminho para objetos com cargas opostas e se neutralizam.

Se a geometria e gradiente são tais que a região ionizada continua a crescer ao invés de para a um certo raio, uma circuito condutivo completo ira se formar, resultado em uma fagulha momentânea, ou em um arco continuo.

A descarga de corona usualmente envolve dois eletrodos assimétricos; um altamente curvado (tal como buraco de uma agulha, ou furo de pequeno diâmetro) e uma superfície suave (tal como um prato, ou o solo. A superfície curvada assegura um grande potencial elétrico em torno do eletrodo, para a geração do plasma.

Coronas podem ser positivas ou negativas. Isto é determinado pela polaridade do potencial elétrico no eletrodo altamente curvado. Se o eletrodo curvado é positivo em relação ao eletrodo plano dizemos ter uma corona positiva, se negativo tempo uma corona negativa. A física das coronas positivas e negativas são marcadamente diferentes. Esta assimetria é um resultado da grande diferença de massa entre os elétrons e íons carregados positivamente, sendo que somente os elétrons tem a capacidade de ter um grau significativo de colisão inelástica ionizante a temperatura e pressões comuns.

Uma importante razão para estudar coronas é a produção de ozônio ao redor de condutores que sofre processos de corona. Um corona negativa gera muito mais ozônio que uma positiva.

A formação de ozônio baixo na linha de transmissão (CC) e conseqüência da ionização do átomo de oxigênio nas gotículas da molécula da água (H₂O) que passa a ser H₂O₃, (água ozonizada) o tri-atomo do oxigênio (ozônio) se desprende da molécula e passa a ser um átomo singelo conhecido como corona, (figura de coroa do tri átomo do oxigênio)nos anos 70 era vendido ozonizadores residenciais para ser consumido junto com a água potável, logo descobriu-se q ozônio baixo combinado com nitrogênio (nox)é cancerígeno, nos ozonizadores eram utilizados correntes CA de alta freqüência os pequenos campos magnéticos ocasionados pela inversão de pólos na corrente (CA) aumentam o campo de ionização, fato este serem mais suscetíveis na linha CA

Aplicações da descarga de corona

A descarga de corona tem inúmeras aplicações comerciais e industriais

• Remoção de cargas elétricas indesejáveis da superfície de uma aeronave em vôo e com isto evitando o efeito prejudicial de pulsos elétricos descontrolados durante a atuação dos sistemas aviônicos.
• Fabricação de ozônio.
• Limpeza de partículas do ar em sistema de condicionamento de ar.
• Tratamento da superfície de filmes poliméricos para aumentar sua compatibilidade com adesivos ou tintas impressão.
• Fotocópia
• Fotografia Kirlian a qual alguns acreditar ser uma visualização da áurea.
• Propulsão iônica
• Laser Nitrogênio

Coronas podem ser usadas para gerar superfícies carregadas, as quais são usadas em copiadoras eletrostáticas (fotocópia). Elas também podem ser usadas para remover partículas do ar inicialmente carregando-o, e conduzindo o fluxo carregado através de um filtro de polaridade alternada, depositando-se as partículas carregadas em placas de polaridade oposta.

Os radicais livres e íons gerados nas reações de corona podem ser usados para remover do ar certos produtos tóxicos, através de reações químicas, e serem usados para produzir ozônio.

Problemas causados por descargas de corona

A corona pode gerar ruído audível e de radio freqüência, principalmente próximo a linha de transmissão e força. Elas também representam uma perda de energia, e sua ação nas partículas da atmosfera, em associação a produção de ozônio e NOx, também podem ser prejudiciais a saúde humana onde as linhas de força passa através de áreas habitadas. Por isto, equipamentos de transmissão de energia são projetados para minimizar a formação de descarga de corona. A descarga de corona é geralmente indesejável em:

• Estações de transmissão elétrica, devido a perda de energia no efeito corona e barulho.
• Em dentro de componentes elétricos tais como transformadores, capacitores, motores elétricos e geradores. Corona progressivamente danifica o isolamento interno destes mecanismos, levando a falha prematura dos equipamentos.
• Situações nas quais aparecem tensões elevadas e a produção de ozônio deve ser evitada.

Mecanismo de descarga de corona

A descarga de corona da variedade positiva e negativa tem certos mecanismos em comum.

1. Um átomo neutro ou molécula do meio, em uma região de forte campo elétrico (tais como a regiões de alto gradiente elétrico próximas a eletrodos curvados) é ionizada por um evento ambiental exógeno (por exemplo, como resultado de uma interação de um fóton), criando um íon positivo e um elétron livre.
2. O campo elétrico então atua nestas partículas carregadas, separando-as, e previnindo sua recombinação, e também as acelerando, aumentando sua energia cinética.
3. Como um resultado da energização dos elétrons (o quais tiveram aumentado a razão carga/massa como também acelerados a grandes velocidades, favorecendo a criação de par elétron/ion-positivo pela suas colisões com átomos neutros. Estes então são envolvidos no mesmo processo de separação criando uma avalanche de elétrons.
4. No processo que difere entre as coronas positivas e negativas, a energia deste processo de plasma é convertido em outras desassociações iniciais de elétron que iram semear futuras avalanches.
5. uma espécie de íon criada com esta série de avalanches é atraída para o eletrodo plano, completando o circuito, e sustentando o fluxo de corrente.