Área projetada efetiva (EPA)

A área projetada efetiva (EPA) de uma câmera (com o suporte) é usada para calcular as cargas de vento de câmeras montadas em áreas externas onde a velocidade do vento e a densidade do ar são variáveis.

Você encontra os valores de EPA e as montagens das câmeras Axis em folhas de dados, ou solicite-os pelo suporte da Axis. Os valores são aproximações de piores casos.

É necessário obter o valor da EPA de uma câmera (incluindo o suporte) para calcular a carga de vento da câmera em um sistema montado em uma área externa, como em um poste ou um parapeito. Você encontra os valores de EPA e as montagens das câmeras Axis em folhas de dados, ou solicite-os pelo suporte da Axis.

Este white paper demonstra resumidamente como as EPAs são calculadas na Axis e como podem ser usadas para calcular aproximadamente as cargas de vento.

Saber quais tipos de cargas de vento esperar para a montagem é importante quando se instala uma câmera em uma área externa. Assim, é possível garantir que o sistema seja robusto o suficiente e esteja em um poste com a altura correta, use parafusos do tamanho correto e assim por diante. Usar a estrutura certa também pode minimizar os efeitos da carga de vento na câmera. Isso é especialmente importante no caso de câmeras que usam zoom óptico para monitorar objetos distantes, pois esses tipos de câmeras geralmente são mais sensíveis a vibrações quando o zoom está sendo usado.

A força do vento sobre uma câmera é afetada por vários fatores. Dois deles (velocidade do vento e densidade do ar) dependem do ambiente onde as câmeras estão montadas, enquanto os outros dois (tamanho da câmera e coeficiente de arrasto da câmera) dependem dos aspectos físicos das câmeras. Esses aspectos físicos, quando combinados, formam o valor da EPA.

Para calcular as cargas de vento com exatidão, é necessário considerar também alguns outros fatores mais complexos relacionados ao vento, como a frequência natural e o desprendimento de vórtices. Embora estejam fora do escopo deste documento, esses fatores podem ser importantes montagens essenciais.

A força de arrasto (F_D) em um objeto é baseada na área frontal (A) do objeto (ou seja, sua seção transversal), no coeficiente de arrasto (C_d) do objeto, na densidade do ar (ρ) e na velocidade do vento (v). A força de arrasto é representada como N e é calculada da seguinte forma:

Densidade do ar (ρ): a densidade do ar, assim como a pressão do ar, diminui com o aumento da altitude. A densidade do ar também muda com as variações na pressão atmosférica, temperatura e umidade. Para cálculos da força de arrasto, a densidade do ar é geralmente definida como 1,2 kg/m³, ou seja, a pressão do ar ao nível do mar e uma temperatura de 15 °C.

Velocidade do vento (v): a velocidade do vento é fatorada duas vezes (ou seja, v²) no cálculo, tendo um impacto muito grande na força de arrasto. A unidade da velocidade do vento é m/s.

Área frontal (A): escolher a área frontal como a maior seção transversal do objeto é assumir o pior cenário no que tange direção do vento. A unidade da área frontal é m².

Coeficiente de arrasto (C_d): o coeficiente de arrasto é um valor adimensional que pode ser usado para quantificar o arrasto ou a resistência de um objeto (como uma câmera ou um suporte) em um ambiente fluido, como o ar. O coeficiente de arrasto varia com a forma e a direção do vento e só pode ser medido com precisão usando túneis de vento. Quanto menor o coeficiente de arrasto (para um certo tamanho de objeto), menor a resistência do vento. Uma esfera comum geralmente tem C_d = 0,47, enquanto um cubo com a mesma área de seção transversal geralmente tem C_d = 1,05.

Os dois fatores independentes do ambiente que fazem parte da equação da força de arrasto formam a EPA:

Área projetada efetiva = C_d A

A EPA total de uma câmera e seu suporte é obtida somando-se a EPA da câmera e a EPA do suporte. Conhecer a EPA de uma combinação específica de câmera/suporte permite fazer o cálculo de cargas de vento em locais com diferentes velocidades de vento e densidades de ar.

Os valores de EPAs de câmeras e suportes da Axis são sempre calculados com o coeficiente de arrasto = 1. Ou seja, o cálculo tem como base o pior caso. Na verdade, o coeficiente de arrasto de uma câmera da Axis é relativamente pequeno. Porém, dependendo de como a câmera está montada, as cargas de vento ainda podem afetar os resultados do monitoramento por causa das vibrações ou de montagens inadequadas.

Com o valor da área frontal sendo escolhido como a maior seção transversal da câmera ou suporte, o cálculo é feito para o pior cenário também no caso da direção do vento. Como o coeficiente de arrasto C_d é definido como 1, a EPA de uma câmera ou suporte é igual à maior seção transversal, medida em m².

A ilustração mostra a AXIS Q6315-LE PTZ Network Camera montada no AXIS T91G61 Wall Mount. A EPA total da estrutura é a soma da EPA da câmera e da EPA do suporte.

Usando 1,2 kg/m³ como valor da densidade do ar, a equação da força de arrasto produz uma carga de vento de:

- aproximadamente 1,3 N a uma velocidade do vento de 5 m/s.

- aproximadamente 33 N a uma velocidade do vento de 25 m/s.