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Descargas atmosféricas Contenido I. Introducción..........................................3 II. DESCARGA ATMOSFERICA................................4 III. LAS CAPAS ATMOSFÉRICAS...............................4 IV. LAS NUBES............................................6 TIPOS DE NUBES..........................................6 V. EL FENÓMENO DE IONIZACIÓN DE LAS NUBES...............7 VI. CLASIFICACIÓN DE LOS FENÓMENOS ELÉCTRICOS ATMOSFÉRICOS.............................................8 VII. EFECTOS PRODUCIDOS POR LA CAÍDA DE UN RAYO...........8 Efectos producidos por la caída directa de un rayo......9 Efectos secundarios producidos por la caída de un rayo. .9 Los pulsos electromagnéticos...........................10 Los pulsos electrostáticos.............................10 Las corrientes de tierra...............................10 El sobrevoltaje transitorio............................11 VIII. Tipos de descargas................................12 IX. Descripción de la descarga..........................13 X. Valores que pueden obtenerse de la medición de una descarga................................................ 14 Forma teórica del impulso de corriente.................16 Valores más probables de corriente máxima y de pendiente máxima.................................................17 XI. Mediciones de descargas atmosféricas................20 Forma de la corriente del rayo.........................23 XII. Esfuerzo electrodinámico entre conductores de bajada 24 XIII. PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS..........25 Página 1 | 43

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ContenidoI. Introducción....................................................................................3

II. DESCARGA ATMOSFERICA..........................................................4

III. LAS CAPAS ATMOSFÉRICAS..........................................................4

IV. LAS NUBES...................................................................................6

TIPOS DE NUBES................................................................................6

V. EL FENÓMENO DE IONIZACIÓN DE LAS NUBES............................7

VI. CLASIFICACIÓN DE LOS FENÓMENOS ELÉCTRICOS ATMOSFÉRICOS....................................................................................8

VII. EFECTOS PRODUCIDOS POR LA CAÍDA DE UN RAYO...................8

Efectos producidos por la caída directa de un rayo..........................9

Efectos secundarios producidos por la caída de un rayo..................9

Los pulsos electromagnéticos.........................................................10

Los pulsos electrostáticos...............................................................10

Las corrientes de tierra...................................................................10

El sobrevoltaje transitorio...............................................................11

VIII. Tipos de descargas.................................................................12

IX. Descripción de la descarga........................................................13

X. Valores que pueden obtenerse de la medición de una descarga14

Forma teórica del impulso de corriente...........................................16

Valores más probables de corriente máxima y de pendiente máxima........................................................................................................17

XI. Mediciones de descargas atmosféricas.....................................20

Forma de la corriente del rayo........................................................23

XII. Esfuerzo electrodinámico entre conductores de bajada............24

XIII. PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS..............25

XIV. DESCRIPCION DEL RAYO.........................................................25

XV. EFECTOS DEL RAYO...................................................................26

XVI. EL CONO DE PROTECCIÓN......................................................26

XVII. TIPOS DE PARARRAYOS, COMPONENTES................................27

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Pararrayos puntas simple Franklin..................................................27

Pararrayos con dispositivo de cebado (PDC)...................................27

Pararrayos des-ionizadores de carga electroestática......................28

COMPONENTES DEL PARARRAYOS..................................................29

XVIII. MÉTODOS DE PROTECCIÓN Y NECESIDADES DE INSTALACIÓN DE UN PARARRAYOS...........................................................................30

PRIMERA CLASE.-.............................................................................30

SEGUNDA CLASE.-...........................................................................30

TERCERA CLASE.-............................................................................30

CUARTA CLASE.-..............................................................................31

QUINTA CLASE.-...............................................................................31

XIX. GRAFICACION DEL SISTEMA....................................................32

XX. BIBLIOGRAFÍA............................................................................33

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I. INTRODUCCIÓNLa descarga eléctrica atmosférica, popularmente conocida como “rayo”, es un fenómeno natural observado y temido por el ser humano desde el mismo comienzo del uso de la razón por parte de la especie.

Por el ambiente donde ocurren los rayos, la atmósfera terrestre y por las causas que les dan origen, ellos presentan las características propias de un fenómeno climático, es decir con estacionalidad del momento del año en el que pueden ocurrir con mayor probabilidad, pero con mucha variabilidad en cuanto a tipo, cantidad o intensidad de sus descargas. En términos generales podemos afirmar que el rayo es un fenómeno frecuente e inevitable como el viento, la lluvia o la nevada.

Si bien existen síntomas claros que preceden la ocurrencia de descargas atmosféricas, no resulta posible predecir con certeza, el momento, el lugar de impacto ni la intensidad de sus parámetros

Todas las mediciones realizadas sirven para ser acumuladas y analizadas en términos estadísticos, permitiendo luego hablar sobre probabilidad de la ocurrencia de tal o cual tipo de descarga.

El fenómeno rayo está estudiado seriamente desde hace más de un siglo, habiéndose llegado a determinar y medir, en los últimos treinta años, con un alto grado de minuciosidad, las características de las descargas eléctricas en la atmósfera.

Aunque todos se parecen, no existen dos rayos que sean iguales, y son muchos los que ocurren sobre el planeta tierra. A modo de ejemplo se puede citar [Charoy 1992] que en el territorio de

Francia ocurren (estimativamente, según el modo de conteo) 1,6 millones de descargas anuales, algo así como 3 descargas por kilómetro cuadrado y por año. Debe señalarse sin embargo que existe una enorme dispersión en los valores, respecto de este promedio, para las diferentes regiones del país.

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II. DESCARGA ATMOSFERICAEl rayo es la unión violenta de las cargas positivas y negativas, constituyendo una descarga eléctrica a través de gases de baja conductividad. Las descargas pueden ocurrir de nube a nube o de nube a tierra.

Estas últimas son a las que nos referiremos, por ser las que provocan daños tanto en tierra, como en el agua.

Usualmente las nubes están cargadas negativamente en su base y positivamente en su parte superior. Por inducción electrostática la tierra resultará positiva inmediatamente debajo de tal nube. Se establece así una diferencia de potencial enorme, produciéndose el rayo cuando se vence la rigidez dieléctrica del medio (aire o vapor de agua). Simultáneamente con el rayo se produce la luz (relámpago) y sonido (trueno).

Aproximadamente la mitad de los rayos constituyen descargas simples y la otra mitad corresponde a rayos compuestos por descargas múltiples de rápida sucesión.

Así como en la nube se forman centros de carga, algo similar ocurre en la tierra, pues hay suelos más conductores que otros, teniéndose en cuenta que las cargas en la tierra se mueven según la inducción que impone la nube.Dado que la nube puede cubrir grandes superficies terrestres, su influencia electrostática será importante. Puede haber de este modo muchos centros de carga.

III. LAS CAPAS ATMOSFÉRICASEn función de la altitud, podemos dividir la atmósfera en las siguientes:

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Troposfera: Es la capa de aire que está en contacto con la superficie terrestre. Alcanza hasta los 10 Km de altura y es en la que se producen las nubes, las lluvias, las tormentas, los vientos, etc. Las cotas más altas de la troposfera se denomina tropopausa.

Estratosfera: Alcanza hasta unos 25 Km de altura. Está formado por estratos de aire con poco movimiento vertical, aunque sí horizontal. Las cotas más altas de la estratosfera se denomina estratopausa.

Quimiosfera: Alcanza hasta los 80 Km de altura. Está formada en su inmensa mayoría por ozono, que sirve de filtro natural contra las radiaciones ultravioletas.

Ionosfera: Formada principalmente por iones, es decir, átomos eléctricamente cargados procedentes del espacio. Alcanza hasta los 400 Km. Es usada en las comunicaciones modernas para hacer reflejarse las ondas de radio, permitiendo alcanzar mayores distancias.

Mesosfera: Alcanza hasta los 1000 Km. Se producen iones debidos a la radiación cósmica.

Exosfera: A partir de los 1000 Km. En ella apenas existe materia y es en la que se sitúan, entre otros, los satélites meteorológicos.

Puesto que es en la troposfera donde se producen las tormentas, nubes, etc., será a esta capa a la que nos refiramos a partir de ahora cuando nos refiramos a atmósfera.

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IV. LAS NUBESYa hemos dicho que la troposfera está constituida en muy poca proporción, por vapor de agua. Cuando este vapor de agua es movido a capas superiores debido a vientos verticales, llega a condensarse.

Si esa condensación es elevada, el vapor de agua condensado no puede suspenderse en el aire y cae en forma de lluvia, nieve o granizo.

Una nube es un conjunto de esas gotitas de vapor en agua en suspensión en el aire. Pueden alcanzar formas, tamaños y colores muy diversos.

Los principales mecanismos de generación de las corriente de ascendente de aire que ayudan a la formación de nubes son:

El choque de la corriente de aire contra una montaña, causa una corriente vertical.

El choque entre distintas turbulencias de aire.

Aunque existen otros fenómenos de condensación del vapor de agua, tales como la niebla, centraremos el estudio en las nubes, ya que a ellas se debe la generación de tormentas.

TIPOS DE NUBES

Existen tres tipos fundamentales de nubes:

Estratiformes (estratos): son nubes planas y de poco espesor, debidas a corrientes de elevación el aire muy débiles. Se forman en las capas bajas de la troposfera.

Cirriformes (cirros): formadas por cristales de vapor de agua. Tienen forma filamentosa muy tenue. Se forman en las capas más altas de la troposfera.

Cumuliformes (cúmulos): son planas en su parte inferior y presentan cúpulas en la superior, debidas a fuertes elevaciones de aire. Estas nubes se formas en la zona intermedia de la troposfera. Un tipo de estas son los cumulonimbos, llamadas comúnmente nubes de tormenta, de tonos oscuros son las encargadas de producir precipitaciones y tormentas.

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V. EL FENÓMENO DE IONIZACIÓN DE LAS NUBES

Las nubes no son elementos eléctricamente neutros. Se sabe que la zona inferior de las nubes de tormenta tienen densidad de carga negativa, mientras que la superior la tiene positiva.

A pesar de que no existe una teoría que explique en su conjunto el fenómeno de ionización de las nubes, una de las tesis más extendidas apunta que las gotas grandes de vapor de agua en suspensión al ser empujadas por una fuerte corriente ascendente de aire, se quedan cargadas positivamente, mientras que el aire a su alrededor queda cargado negativamente. Así pues, podemos decir que la estructura eléctrica de una nube es la siguiente:

Esta distribución de carga negativa en la parte inferior de la nube, hace que en la región de tierra que se encuentre debajo de ella aparezca una distribución de carga positiva. La diferencia de potencial entre la zona superior de la nube y la inferior, o entre la inferior y la tierra, puede ser tan elevada que puede llegar a los 10.000 voltios.

Alcanzados esos 10.000 voltios el aire, que normalmente es aislante, deja pasar el exceso de carga negativa, produciéndose el fenómeno

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del rayo o el relámpago. Este valor de tensión de ruptura varía con las condiciones atmosféricas, y es favorecido por la humedad ambiental.

VI. CLASIFICACIÓN DE LOS FENÓMENOS ELÉCTRICOS

ATMOSFÉRICOS.Denominamos rayo, a la descarga eléctrica entre una nube y la tierra, mientras que se denomina relámpago a la descarga producida en el interior de la nube.

Ambos se originan en los cumulonimbos o nubes de tormenta, que están en la zona intermedia de la troposfera, y tal como hemos visto se originan por la distribución de carga en la nube llegando a elevados valores de potencial eléctrico.

Pese a que los rayos se originan normalmente desde las nubes y llega a la tierra, en ocasiones, la distribución de cargas es tal que el rayo se origina desde la tierra y llega a la nube.

Podemos distinguir los siguientes tipos de fenómenos eléctricos atmosféricos:

Rayo intra nube: es el tipo más común de descarga. Ocurre entre centros de carga opuestos dentro de la misma nube de tormenta.

Rayo entre nubes: ocurre entre centros de carga en dos diferentes nubes con la descarga recorriendo el espacio de aire que hay entre ellas, que puede llegar a de 20 Km.

Rayo nube - tierra: es el más dañino y peligroso aunque, por fortuna, no es el más común. La mayoría se originan cerca del centro de carga negativo de la nube de tormenta y liberan carga negativa hacia la tierra. Será en este tipo en el que nos centremos.

Existen otros fenómenos eléctricos tales como las descargas de efecto corona, comúnmente conocidas como "fuegos de San Telmo", pero tienen mucha menor intensidad.

VII. EFECTOS PRODUCIDOS POR LA CAÍDA DE UN RAYO

Los rayos son señales eléctricas de alta frecuencia, gran potencial y alta corriente, por ello, son causa de interferencias en sistemas

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electrónicos. Por ello, para dirigir a tierra las descargas atmosféricas se requiere de las técnicas para señales en altas frecuencias.

A la frecuencia debida a la descarga del rayo, la impedancia de un cable de cobre usado en las puestas a tierra (de unos 1.64 uH/m) presenta un carácter predominantemente inductivo. En conductores de más de 10 metros la impedancia que representan es muy elevada, lo cual impide la conducción de la corriente. Como los rayos se reflejan como cualquier onda de alta frecuencia, es básico que la impedancia a tierra sea baja para la descarga, ya que todas las partes del sistema conectadas a tierra, elevarán y bajarán su potencial con respecto de tierra al tiempo de la descarga.

EFECTOS PRODUCIDOS POR LA CAÍDA DIRECTA DE UN RAYO

Los efectos directos de un rayo son la destrucción física causada por el impacto de los que pueden resultar incendios. Cuando un impacto directo golpea una instalación donde hay materiales combustibles, pueden estar expuestos al rayo, al canal del rayo o al efecto de calentamiento del rayo, produciéndose importantes incendios.

Cuando cae un rayo en una instalación siempre buscará el camino a tierra de más baja impedancia y por él circulará hasta tierra. Si el conductor tiene algún equipo eléctrico conectadoa un equipo y es atravesado por esa corriente, muy probablemente será destruido. Si bien la caida directa del rayo es la más devastadora, también es la más improbable.

EFECTOS SECUNDARIOS PRODUCIDOS POR LA CAÍDA DE UN RAYO

Los efectos secundarios de un impacto de rayo directo o cercano a una instalación incluye:

La carga electrostática

La célula de tormenta induce una carga estática en cualquier estructura inmersa en la tormenta. Esta carga estática estará relacionada con la carga de la célula de la tormenta. Por esto se inducirá una diferencia de potencial en la estructura o conductor respecto a tierra que será un posible causante de interferencias. Como consecuencia de la carga electrostática se producen los arcos secundarios que es una de las interferencias más frecuentes.

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LOS PULSOS ELECTROMAGNÉTICOS

Los pulsos electromagnéticos, son el resultado de los campos electromagnéticos transitorios que se forman por el flujo de corriente, a través del canal de descarga del rayo. Después de que se establece el canal de descarga del rayo entre la nube y la tierra, llega a formarse un camino tan conductivo como un conductor eléctrico. La corriente de neutralización comienza a fluir rápidamente y produce un campo magnético en relación a la misma. Ya que estas corrientes de descarga crecen rápidamente y alcanzan corrientes pico de cientos de miles de amperios, los pulsos magnéticos que ellos crean pueden ser muy significativos. El voltaje inducido resultante (EMP) dentro de cualquier grupo donde existen varios cables que corren paralelamente, puede también ser muy significativo.

LOS PULSOS ELECTROSTÁTICOS

Los transitorios atmosféricos o pulsos electrostáticos, son el resultado directo de la variación del campo electrostático que acompaña a una tormenta eléctrica. Cualquier conductor suspendido sobre la superficie de la tierra, está inmerso dentro de un campo electrostático y será cargado con un potencial en relación a su altura, sobre la superficie de la tierra. Por ejemplo, una línea de distribución o telefónica aérea, a una altura promedio de 10 metros sobre la tierra, en un campo electrostático medio, durante una tormenta eléctrica, se cargará con un potencial de entre 100 kV y 300 kV con respecto a la tierra.

LAS CORRIENTES DE TIERRA

La corriente transitoria de tierra es el resultado directo del proceso de neutralización que sigue a un impacto de rayo. El proceso de neutralización, es consumado por el movimiento de la carga a lo largo o cerca de la superficie de la tierra, desde el punto donde se induce la carga, hasta el punto donde termina el rayo. Cualquier conductor enterrado o cercano a esa carga, proveerá un camino más conductivo desde el punto donde se inicia, al punto donde termina el rayo. Esto induce un voltaje en relación con la carga, que se maneja en esos conductores, lo cual otra vez está relacionado con la cercanía a donde el rayo impactó. A este voltaje inducido se le llama "corriente transitoria de tierra" y aparece en alambres conductores, tuberías y otras formas de conductores. Aunque el proceso de descarga es muy rápido (20 microsegundos) y la relación de crecimiento al pico es tan

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pequeña como 50 nanosegundos, el voltaje inducido será muy alto. La terminación de un rayo de retorno en la tierra puede causar los efectos siguientes:

Puede causar arqueos a través de la tierra a tuberías de gas adyacentes, cables o sistemas de tierra.

La corriente de sobrecarga, puede correr por la tierra paralelo al sistema de tierras electrónico existente, lo cual originará una distribución de elevación de potencial de tierra no uniforme en el sistema de tierra.

EL SOBREVOLTAJE TRANSITORIO.

Se produce como consecuencia de los anteriores y pueden causar graves daños en los equipos o sistemas si no están convenientemente protegidos. La carga electrostática (y consecuentes arcos secundarios) es lo más común.

Como ejemplo tenemos la carga electrostática y los pulsos electromagnéticos que inducen altos voltajes transitorios en cualquiera de los conductores eléctricos que se encuentren dentro del área de influencia de esos transitorios. Estos transitorios causarán arqueos entre alambres o cables conductores y entre tuberías y tierra. Los arcos o chispas de corriente electrostática en un punto vulnerable, pueden iniciar incendios o explosiones. Además estos sobrevoltajes pueden llegar por los conductores hacia los equipos o sistemas que estén dentro del área de influencia causando fallos y averías en los mismos si estos no están protegidos contra las sobretensiones.

Debemos tener en cuenta que en un radio de unos 15 km desde el punto de impacto de un rayo, las instalaciones electrónicas pueden ser perturbadas y en ocasiones destruidas.

Las formas en que se acoplan las interferencias producidas por el rayo son:

Acoplamiento resistivo: al caer un rayo sobre una construcción o sobre la tierra, se produce una elevación del potencial eléctrico que afecta a las tuberías y a los cables enterrados y viajan a través de ellas hasta penetrar en las edificaciones. Especial riesgo corren, como es de suponer, los cables y tuberías aéreas. Así, un rayo es capaz de inducir corriente de 1�5 kA y 5kV en cables subterráneos, y de 3 kA y 6 kV en cables aéreos.

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Acoplamiento inductivo: Las enormes corrientes del rayo al caer a tierra mediante descargadores establecen un camino que genera un campo electromagnético que induce a otros conductores, de fuerza principalmente por que no están apantallados, voltajes destructivos de varios KVs.

Acoplamiento capacitivo: Debido a la naturaleza de alta frecuencia de los rayos se acopla capacitivamente entre arrollamientos de Alta a Baja tensión (transformadores). Provocando fallas en las fuentes de equipos electrónicos que son más sensibles y débiles.

Los efectos secundarios no siempre son fácilmente identificados como la causa o el mecanismo del rayo. La protección convencional o protección primaria no influirá ni reducirá ninguno de los efectos secundarios, sin embargo si que aumenta el riesgo de un evento. Las puntas pararrayos o terminales aéreos atraen el rayo y fortalecen una terminación del impacto muy cerca de la zona de influencia, causando interferencias con los equipos existentes.

Además, la tendencia hacia la microelectrónica, trae como consecuencia que los sistemas electrónicos sean más sensibles a los fenómenos transitorios, por ejemplo, transitorios de menos de 3 V pico o niveles de energía más bajos que 10-7 Julios, pueden dañar o "confundir" esos sistemas y sus componentes.

VIII. TIPOS DE DESCARGASUna descarga eléctrica en el aire de la atmósfera puede ocurrir dentro de una misma nube, o de una nube a otra, en este caso la identificamos como intra nube. Si la descarga tiene lugar entre la nube y el suelo toma el nombre de “rayo”. Existe la posibilidad que la descarga ocurra en un sentido o en el otro y que la carga migrante pueda ser positiva o negativa. Sin embargo, por opinión concordante de distintos autores, entre las descargas nube a suelo, hay prevalencia de las que transportan carga negativa. Se considera que sólo 10 % de los rayos son del tipo positivo es decir transportan carga eléctrica positiva. A los fines de lograr protección contra los efectos destructivos o dañinos para las instalaciones, conviene orientar los estudios a los rayos antes que a otros tipos de descargas.

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La nube que se carga eléctricamente como para originar el rayo es el “cumulus nimbus”, que tiene forma reconocible vista a la distancia, es detectable por los radares meteorológicos y muestra un color gris muy oscuro, casi negro, en su parte baja que impide el paso de la luz solar, oscureciendo llamativamente en pleno día, toda la región bajo su influencia.

Las cargas acumuladas por la nube pueden alcanzar una altura del orden de 10 km, situándose su parte baja a unos 3 km del suelo.

La intensidad del campo eléctrico, a nivel del suelo y con buen tiempo es del orden de 200 V/m.

Este campo está originado por la ionosfera, capa con partículas cargadas eléctricamente que se sitúa a una altura de 50 ó 60 kilómetros del suelo.

cet ISSN 1668-9178 28: (2006)

Considerando el sistema tierra-ionosfera como un gran condensador esférico cuyo electrodo central es la tierra, se estima que la corriente total de fuga de este condensador es del orden de 2 kA.

En tiempo tormentoso, el campo eléctrico a nivel del suelo (en planicie), antes de la caída de un rayo alcanza valores entre 10 kV/m y 20 kV/m. Teniendo en cuenta estas cifras y la distancia del orden de 5 km entre el suelo y la parte baja de la nube, es posible estimar que la diferencia de potencial entre ambos alcance valores de hasta 100 MV. Producida la descarga disruptiva bajo estas condiciones es relativamente fácil aceptar que el sistema electrostático se comporte como una fuente de corriente casi ideal, de tipo impulsiva, capaz de inyectar su corriente en forma independiente de la resistencia que intercalemos en su camino hacia la tierra.

IX. DESCRIPCIÓN DE LA DESCARGA

Considerando la nube cargada negativamente con respecto al suelo, una vez alcanzados los valores suficientemente altos de la intensidad de campo eléctrico en V/m, dentro de la nube de tormenta se inicia una descarga precursora (leader), poco luminosa, con débil corriente eléctrica, que progresa a saltos de algunas decenas de metros, siguiendo caminos erráticos pero con avance neto hacia el suelo. El campo eléctrico a nivel del suelo aumenta, siendo más intenso (hasta 500 kV/m) en las partes sobresalientes de la superficie, edificio en altura, árbol, antena,

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etc., por el “efecto de punta”. Desde allí parte una descarga ascendente también débil inicialmente.

Cuando la distancia entre ambos precursores llega a valores entre 50 y 100 metros se establece el contacto entre ambos por ruptura de la rigidez dieléctrica del aire iniciándose la conducción por corriente intensa, las cargas fluyen bruscamente al suelo a través del “canal ionizado” que vincula eléctricamente la nube con el suelo, como camino conductor. Este canal ionizado es de una trayectoria bastante rectilínea. Resulta muy visible por su luminosidad y muy audible por el estruendo ensordecedor que produce.

Los autores mencionan velocidades de progreso de la descarga dentro del canal ionizado del orden de 105 m/s con temperaturas que llegarían a valores de 15.000 ó 20.000 ºC. Con estos indicadores se puede considerar al proceso dentro del canal ionizado como una expansión adiabática, es decir sin intercambio de calor con el medio que lo rodea. La brusca expansión del aire sería responsable de la onda mecánica audible como trueno, que llega a nuestros oídos con posterioridad a la percepción del destello luminoso. Tanto mayor es el tiempo de retardo entre ambas percepciones, cuanto mayor sea la distancia entre el observador y el lugar de caída del rayo.

Esta primera descarga negativa tiene una duración tal que, en el orden de 10 s, la corriente alcanza su valor máximo y luego decae más lentamente para llegar a un 50 % del valor pico en un tiempo de aproximadamente 50 s contados desde el inicio. La corriente luego decae a cero o mantiene un valor continuo del orden de una centena de amperes. Esta corriente persistente, por su duración de algunas decenas de milisegundos transporta más carga que el impulso de corriente inicial.

X. VALORES QUE PUEDEN OBTENERSE DE LA MEDICIÓN DE

UNA DESCARGA

Tomemos como ejemplo de esta primera descarga, la representación de la corriente en función del

tiempo proporcionado en el sitio www.ing.unlp.edu.ar/sispot

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Los valores que se pueden observar en la gráfica son:

IMÁX = 19 kA Tiempo para llegar a IMÁX , t1 ≈10 s Pendiente máxima (primer frente) It = 14 kA/2,5 s= 5,6

kA/s Tiempo de caída al 50%de IMÁX, t2 ≈54 s Tiempo hasta que I llega al valor aproximado de 200 a t3 ≈2,2

ms Carga eléctrica transportada en t1, QS1 = ∫I dt ≈7 C Energía específica (entre 0 y 1300 s), W/R = ∫I2 dt ≈41.500 W/

Es bastante frecuente que el impulso no sea único sino que aparezcan varios impulsos posteriores, de menor valor máximo, llamados “arcos subsiguientes”. Pueden llegar a contabilizase, con baja probabilidad de ocurrencia, hasta diez impulsos en un solo rayo. Un valor de probabilidad media puede ser de cinco impulsos por descarga. La carga total transportada, entre todos los impulsos, puede estar en el orden de unos 20 ó 25 culombios.

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También son posibles las descargas denominadas anormales o raras, sólo por ser menos frecuentes :

Se propagan del suelo hacia la nube. Tienen impulso de polaridad positiva. Se producen desde un suelo casi sin nubes.

Otros fenómenos relacionados con cargas eléctricas en la atmósfera, tal como el de las centellas, fueron constatados mediante numerosos testimonios pero no estudiados científica-mente.

FORMA TEÓRICA DEL IMPULSO DE CORRIENTE

En ingeniería para el análisis del comportamiento de fenómenos naturales se trata de establecer un modelo, siempre de validez restringida y resulta muy agradable finalmente poder explicitar el comportamiento de ese modelo mediante una expresión matemática. El modelo servirá finalmente de simulador para sacar conclusiones y adoptar medidas que permitan aprovechar las buenas consecuencias del fenómeno y evitar o atenuar las malas consecuencias.

En el caso de la corriente impulsiva en una descarga atmosférica, la expresión matemática propuesta para graficar sus valores en función del tiempo es:

Esta expresión sirve para graficar tanto el impulso positivo como el negativo y los impulsos

subsiguientes.

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Por supuesto que la forma real de la corriente debido a una descarga atmosférica difiere de este modelo matemático, pudiéndose constatar en los registros oscilo gráficos la superposición de oscilaciones de mayor frecuencia y amplitud variable sobre esta forma pura de exponencial con doble constante de tiempo. Sin tener en cuenta las oscilaciones de alta frecuencia se puede apreciar un primer frente de elevada pendiente de la corriente, con una duración de algunos s (hasta 20 s como máximo). Una vez alcanzado el valor máximo la corriente decrece en forma exponencial con una constante de tiempo mayor, durante un tiempo de algunas decenas de microsegundos (hasta 100 ó 150 s como máximo). La banda espectral asociada se extiende desde unos 10 kHz hasta varios MHz.

VALORES MÁS PROBABLES DE CORRIENTE MÁXIMA Y DE PENDIENTE MÁXIMA

Dada la gran variabilidad de cada uno de los parámetros eléctricos de una descarga, se recurre a representaciones que indican el % de probabilidad que tal valor sea superado en función de una escala de valores.

Tomamos como ejemplo los valores que propone la CIGRE (Conferencia Internacional de Grandes

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Redes Eléctricas), y el IEEE, para dos magnitudes muy significativas en la “caída de un rayo”:

Ley de repartición de la pendiente máxima de la corriente (Según IEEE)

Se notan discrepancias entre valores propuestos por distintos autores, atribuibles muy posiblemente a las distintas experiencias que sirvieron como fuente de datos. De cualquier forma estos valores sirven como marco de referencia para aceptar valores, que uno mismo pueda obtener, en las mediciones que realice dentro de sus propias experiencias de campo.

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Energía del rayo

La energía total que transporta un rayo puede llegar a estimarse en el orden de 1,25x109 joules, es decir unos 350 kWh.

La potencia desarrollada por el rayo es grande, dado el tiempo de duración de la descarga que es muy pequeño, unas décimas de milisegundo.

La forma de evaluar los daños que puede producir un rayo en los materiales que conducen la corriente a tierra, es evaluar la magnitud (I2 t) en [A2 s], o más precisamente la integral ∫i2dt que se puede interpretar como energía específica por unidad de resistencia.

∫i2 dt [A2s] = W/R [J/]

Esta energía específica es la responsable del calentamiento de las partes conductoras y del esfuerzo electrodinámico entre conductores.

Si la resistencia del conductor de bajada a tierra de la descarga tiene un valor de resistencia en corriente continua RCC , la energía transferida a ese conductor será: EW = RCC.(W/R) [J]

Este razonamiento simple nos muestra que cuanto más bajo sea el valor de RCC en el conductor de bajada, menor será la energía aportada por lo tanto menor será la posibilidad de fusión y destrucción del conductor por aporte de calor.

De acuerdo con [Charoy 1992] puede afirmarse que, excepto en el propio lugar de impacto los rayos, en general, no pueden hacer fundir más que hilos conductores finos por efecto de su corriente.

La pendiente del impulso de corriente

En el impulso de corriente debido a una descarga atmosférica, un valor muy importante a tener en cuenta es el crecimiento de la corriente o sea la pendiente i/t. Esta variación de corriente en el tiempo es la responsable de la tensión inducida en cualquier lazo conductor (abierto o cerrado) que se encuentre en las proximidades del camino de la corriente “i”. La relación que se establece entre dos circuitos acoplados magnéticamente pueden expresarse como:

U2 = M1,2 I1/t

U2 = tensión inducida en una espira o lazo ( circuito secundario) [V]

I1 = corriente en el circuito primario [A]

M1,2 = inductancia mutua entre circuitos [H]

t = tiempo [s]

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Esta tensión inducida es consecuencia de la variación del campo magnético asociado a dI1.

La inductancia mutua será tanto mayor cuanto mayor sea la superficie de la espira expuesta a la acción del campo y cuando su posición respecto al circuito primario sea tal que concatene la mayor cantidad de líneas de campo magnético generadas por el circuito de la corriente. En compatibilidad electromagnética se acostumbra identificar como “circuito víctima” al secundario.

Para reducir U2, no podemos hacer nada sobre la variación I1/t, este valor está impuesto por el rayo, que actúa como fuente de corriente. Si podemos disminuir M1,2 reduciendo el área encerrada por la espira del circuito secundario.

XI. MEDICIONES DE DESCARGAS ATMOSFÉRICAS

Las estaciones encargadas de la detección de descargas nube – suelo deben estar concebidas para medir por recepción de las ondas electromagnéticas que emiten las descargas, la siguiente información:

Ubicación del punto de impacto

Momento de ocurrencia (fecha y hora con precisión de 1 ms)

Amplitud de la onda ( 0 a n kA )

Número de arcos que componen la descarga

Toda esta información se puede extraer de los registros si se lleva a cabo un monitoreo permanente del área en estudio y se realiza el procesamiento simultáneo de datos aportados por diferentes estaciones ubicadas estratégicamente en el territorio donde se desea estudiar las características eléctricas del fenómeno.

Las mediciones realizadas en estas estaciones deben aportar datos para el diseño de protección de instalaciones de todo tipo, contra los efectos de la caída de rayos. Dos son los valores que primariamente interesan en este sentido:

El nivel ceráunico NK

La densidad de caídas de rayo N

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El nivel ceráunico es el número de días al año que una tormenta eléctrica (con descargas atmosféricas) afecta a una zona definida. Esta información es siempre muy aproximada pero resulta muy útil. Según [Metz-Noblat 1998] en el territorio de Francia NK = 20 con un mínimo de

10 en planicie y un máximo de 30 en zona montañosa.

La densidad de caídas de rayo expresa la cantidad de rayos que caen por kilómetro cuadrado de territorio y por año. N = Cdr / (km2 – año).

Según [Metz-Noblat 1998] en Francia N varía de 2 a 6. Una relación práctica entre los dos parámetros suele ser: NK/ N = 7

Cómo medir los parámetros del rayo

El rayo por ser una corriente eléctrica variable produce un campo electromagnético irradiado. Este campo aparece como perturbador de los sistemas que presentan lazos o bucles de conducción.

La frecuencia equivalente del campo se ubica en la gama de las ondas largas por tal motivo es difícil de producir un blindaje para evitar su acción. Los receptores de radio, de amplitud modulada, recepcionan las ondas de este campo aún dentro de los edificios.

Una forma de medir los parámetros del rayo es aprovechar este campo electromagnético, captándolo y registrándolo como oscilografía con una base de tiempo exacta y precisa que permita la discriminación de variaciones en una décima de microsegundo (10 -7

s).

La antena de donde parte el campo electromagnético es el canal ionizado, que en el caso de las descargas nube–suelo, se puede asimilar a un conductor rectilíneo aproximadamente vertical de gran longitud ( 3 ó 4 km ).

En una aproximación simplificada, podemos aceptar que para una distancia “d” suficientemente alejada del lugar de impacto, la intensidad de campo magnético H[A/m] está dada por la ley de

Ampère

H = I/(2 r) (1)

a una distancia r [m] de un alambre rectilíneo infinitamente largo, por el que circula la corriente

I [A].

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Si la descarga es vertical, el campo será esencialmente horizontal. El lazo o espira que concatene las líneas de este campo debe ser vertical y pertenecer a un plano que contiene a la recta del canal ionizado. En esas condiciones la tensión inducida según la ley de Lenz será:

U = S O H/t (2)

Reemplazando (1) en (2) resulta: U = 200 (S/r) (I/t)

U = tensión inducida en [V]

S = superficie de la espira en [m2]

r = distancia de la espira al canal ionizado en [m]

t = pendiente máx. de la corriente del rayo en [kA/s]

Ejemplo: El rayo cae a mil metros de la estación donde está la espira cuya superficie es de 1[m2].

La pendiente máxima del rayo esperada es I/t = 40 [kA/s]

Bajo estas condiciones U = 200 (S/r) (I/t) = 8[V].

La tensión inducida es de 8[V] en la espira de 1[m2].

Si nos aproximamos a la caída del rayo a una distancia r =100[m] la tensión máxima sería de 80[V]. Cualquier distancia menor induciría valores de tensión que podrían ser peligrosos para los circuitos

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electrónicos. Por esta razón la tensión inducida por la caída de un rayo es una seria amenaza para los equipos conectados a la red, por su cordón de alimentación, aunque ellos estén desenergizados.

Debemos tener en cuenta que en tiempo tormentoso las nubes se cargan y se desplazan caprichosamente a merced del viento, los campos eléctricos pueden crecer de tal modo que ocasionen descargas verticales, horizontales o inclinadas en cualquier dirección con respecto al plano horizontal donde se ubica la estación observadora.

Para poder discernir el tipo de descarga ocurrida debemos disponer mínimamente de tres elementos receptores orientados según un sistema de ejes coordenados para captar en ellos la información simultáneamente, procesando luego cada información como una componente para obtener la resultante.

FORMA DE LA CORRIENTE DEL RAYO

Supongamos una espira dispuesta para captar el campo magnético variable debido a la caída de un rayo. “S” en [m2] es la superficie de la espira, “L” en [H] su inductancia, “i” en [A] la corriente inducida cuando “I” en [kA] es la corriente del rayo.

La tensión inducida en la espira por la corriente del rayo es:

U = 200 (S/r) (I/t)

La tensión inducida en una inductancia

U= L (i/t)

Igualando ambas expresiones en la misma base de tiempo

200 (S/r) (I/t) = L (i/t) 10-6

(i/I)= 200 (S/r).(1/ L).106

(i/I)= k (S/r).(1/ L)

Sí S, r, L son constantes será válida la relación: i = KT I

La corriente inducida en la espira es así una reproducción fiel de la corriente del rayo. Se puede obtener en el oscilograma la forma del impulso, su pendiente máxima, su valor máximo, su duración, etc.

Todo esto es posible siempre y cuando se pueda despreciar la resistencia del conductor de la espira frente a su reactancia inductiva, lo que resulta procedente para frecuencias elevadas, pero las capacidades del circuito atentan contra la simplicidad del modelo a frecuencias altas.

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XII. ESFUERZO ELECTRODINÁMICO ENTRE CONDUCTORES DE BAJADA

La fuerza entre conductores circulados por corriente eléctrica es proporcional al cuadrado de la corriente e inversamente proporcional a la distancia entre conductores. En el caso de una corriente impulsiva la fuerza también producirá un impulso mecánico. Puede deducirse una dependencia de este impulso del valor de la integral ∫i2 dt.

Sí la corriente se divide en dos conductores iguales de bajada, el impulso electrodinámico se reducirá a la cuarta parte en cada uno de ellos. Esta reducción del impulso electrodinámico por división de la corriente total en varios caminos de bajada es un efecto que debe tenerse en cuenta al momento de diseñar la protección de un edificio contra descarga directa del rayo.

F dt = (10-7/d).(W/R)/4 [Ns/m]

d = distancia entre conductores [m].

(W/R)= Energía específica [J/].

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XIII. PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS.

La descarga atmosférica no es mas que la igualación violenta de cargas de un campo eléctrico que se ha creado entre una nube y la tierra o entre nubes y nube. 

XIV. DESCRIPCION DEL RAYO.

El rayo es una descarga eléctrica de origen atmosférico, que se produce entre las partes de distinta polaridad de una misma nube, o de nubes vecinas (relámpagos), o de una nube cargada y el suelo (RAYO). En este último caso se generan cargas de polaridad opuesta en la nube, mientras que la carga del terreno inmediato situado debajo de la nube resulta inducida por la carga inferior de ésta, actuando en realidad como las armaduras de un enorme condensador cuyo dieléctrico es la capa de aire (existente entre la nube y el terreno), que cuando acumula una carga suficiente se produce la descarga.

El rayo es una de las manifestaciones de la electricidad atmosférica, que por su naturaleza y sus efectos directos e indirectos puede producir daños de los que, sin embargo, podemos protegernos mediante la instalación de pararrayos y de limitadores de sobretensión.

Los rayos que nos interesan por su efecto, son los de nube a tierra, y en éstos se pueden encontrar 4 tipos: 2 iniciados en las nubes, y 2 iniciados en tierra, ya que pueden ser positivos o negativos. Los más comunes, siendo el 90 % de los rayos detectados, son de una nube negativa hacia tierra.

Usualmente las nubes están cargadas negativamente en su base y positivamente en su parte superior. Por inducción electrostática la tierra resultará positiva inmediatamente debajo de tal nube. Se establece así una diferencia de potencial enorme, produciéndose el rayo cuando se vence la rigidez dieléctrica del medio (aire o vapor de agua). Simultáneamente con el rayo se produce la luz (relámpago) y sonido (trueno).

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XV. EFECTOS DEL RAYO

Acústicos (el trueno), debido a la desaparición brusca, en el momento de la extinción del arco, de la sobrepresión de aire creada por el paso de la corriente del rayo.

Térmicos, debidos esencialmente al calor disipado por efecto Joule en los elementos recorridos por la corriente del rayo.

Eléctricos debidos a las derivaciones y sobretensiones, a causa del brusco frente de la onda de corriente y a la elevada impedancia que presentan los conductores en alta frecuencia.

Eléctricos de inducción, debidos al campo electromagnético creado por la circulación de la corriente del rayo.

Mecánicos, por la destrucción de elementos afectados

XVI. EL CONO DE PROTECCIÓN

Se utiliza el método del "cono de protección" para calcular la zona protegida por el pararrayos. Tal método estima que una barra conectada a tierra protege una zona incluida dentro de un cono de protección cuyo vértice está en la punta de la barra y que tiene como base una circunferencia que rodea la misma. La abertura del cono de protección se estima entre 30º y 60º, adoptándose 45º de modo tal que se proteja todo el edificio.

Método del Cono de Protección

A Cabeza del captorB Plano de referencia

OC Radio del área protegidaht Altura del captor arriba del plano de

referencia

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XVII. TIPOS DE PARARRAYOS, COMPONENTES.

PARARRAYOS PUNTAS SIMPLE FRANKLIN

Son electrodos de acero o de materiales similares acabados en una o varias puntas, denominados punta simple Franklin; no tienen ningún dispositivo electrónico ni fuente radioactiva. Su medida varía en función del modelo de cada fabricante, algunos fabricantes colocan un sistema metálico cerca de la punta para generar un efecto de condensador. Durante el proceso de la tormenta se generan campos eléctricos de alta tensión entre nube y tierra, Las cargas se concentran en las puntas más predominantes a partir de una magnitud del campo eléctrico. Alrededor de la punta o electrodo aparece la ionización natural o efecto corona, resultado de la transferencia de energía.

El objetivo de estos pararrayos atrae-rayos es proteger las instalaciones del impacto directo del rayo, excitando su carga y capturando su impacto para conducir su potencial de alta tensión a la toma de tierra eléctrica.

Se conocen casos en los que parte del pararrayos ha desaparecido a causa del impacto, que superó los 200.000 amperios. Algunos estudios demuestran que estos equipos no son eficaces.

PARARRAYOS CON DISPOSITIVO DE CEBADO (PDC)

Están formados por electrodos de acero o de materiales similares acabados en una punta. Incorporan un sistema electrónico que genera un avance teórico del trazador; otros incorporan un sistema piezoeléctrico que genera un efecto similar. Los dos sistemas se caracterizan por anticiparse en el tiempo en la captura del rayo, una vez que se produce la carga del dispositivo electrónico de excitación (cebador).

El principio de funcionamiento sigue siendo el mismo que los pararrayos tipo Franklin, la diferencia tecnológica de estos equipos está en el sistema electrónico, que sirven para excitar la avalancha de electrones (ionización). La excitación del rayo se efectúa ionizando el aire por impulsos repetitivos. Según aumente gradualmente la diferencia de potencial entre el pararrayos y la nube, aparece la ionización natural o efecto líder. Son mini descargas que salen de la

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punta con más intensidad para ionizar el aire más lejos; este fenómeno es el principio de excitación para trazar un camino que facilitará la descarga del fenómeno rayo.

El conjunto electrónico (cebador) está dentro de la influencia directa de los efectos térmicos, electrodinámicos y electromagnéticos que genera el impacto del rayo durante la descarga. En función de la intensidad de descarga del rayo, la destrucción del dispositivo electrónico es irreversible. A partir de ese momento, la eficacia del PDC no está garantizada.

PARARRAYOS DES-IONIZADORES DE CARGA ELECTROESTÁTICA

El objetivo de los también llamados pararrayos PDCE es evitar la saturación de carga electrostática entre la instalación de tierra y la atmósfera que nos rodea. Concretamente, compensar pacíficamente la diferencia de potencial eléctrico de la zona durante el primer proceso de la formación del rayo.

Se destacan por el hecho de que su forma es esférica.

Están instalados en la parte más alta de la instalación y conectados a tierra.

Durante la aparición en tierra del proceso de la carga electrostática del fenómeno del rayo, el pararrayos facilita la transferencia de energía a tierra y se transforma en una pequeña corriente de fuga que circula por el cable de tierra a la toma de tierra. El valor eléctrico resultante se puede registrar con una pinza amperimétrica de fuga a tierra. El valor máximo de lectura en plena tormenta no supera los 300 miliamperios, y es proporcional a la carga eléctrico-atmosférica durante la tormenta. Los pararrayos se instalan según unas normativas actuales y se resumen en 4 elementos básicos:

La toma de tierra con una resistencia inferior a 10 ohmios.

El equipotencial de masas. El mástil y cable conductor que conecta la tierra con el cabezal

aéreo. El pararrayos (electrodo aéreo captador).

Características básicas. Se caracteriza por facilitar la transferencia de la carga electrostática entre nube y tierra antes del segundo proceso de la formación del rayo, anulando el fenómeno de ionización o efecto corona en la tierra.

El cabezal del pararrayos está constituido por dos electrodos de aluminio separados por un aislante dieléctrico. Todo ello está

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soportado por un pequeño mástil de acero inoxidable. Su forma es esférica y el sistema está conectado en serie entre la toma de tierra eléctrica y la atmósfera que lo rodea. Durante el proceso de la tormenta se genera un campo de alta tensión en tierra que es proporcional a la carga de la nube y su distancia de separación del suelo.

A partir de una magnitud del campo eléctrico natural en tierra, la instalación equipotencial de tierras del pararrayos, facilita la transferencia de las cargas por el cable eléctrico. Estas cargas, indiferentemente de su polaridad, se concentran en el electrodo inferior del pararrayos que está conectado a la toma de tierra por el cable eléctrico y situado en lo más alto de la instalación.

La baja resistencia del electrodo inferior del pararrayos en el punto más alto de la instalación, facilita la captación de cargas opuestas en el electrodo superior. Durante este proceso de transferencia de energía se produce internamente en el pararrayos un pequeño flujo de corriente entre el ánodo y el cátodo. El efecto resultante genera una corriente de fuga, que se deriva a la puesta a tierra eléctrica de la instalación y es proporcional a la carga de la nube. Durante el proceso de máxima actividad de la tormenta se pueden registrar valores máximos de transferencia de 300 miliamperios por el cable de la instalación del pararrayos. La carga electrostática de la instalación se compensa progresivamente a tierra según aumenta la diferencia de potencial entre nube y tierra, neutralizando el efecto punta en tierra en un 100 % de los casos (trazador o líder). El cabezal captador del pararrayos no incorpora ninguna fuente radioactiva.

El efecto de disipar constantemente el campo eléctrico de alta tensión en la zona de protección, garantiza que el aire del entorno no supere la tensión de ruptura evitando posibles chispas, ruido audible a frito, radiofrecuencia, vibraciones del conductor y caídas de rayos.

El objetivo del conjunto de la instalación, se diseña como sistema de protección contra el rayo (SPCR) donde el motivo principal es evitar la formación y descarga del rayo en la zona de protección.

COMPONENTES DEL PARARRAYOS

Cabezal Captador. Mástil Cable conductor de bajada Tubo de protección del cable de bajada. Electrodo de toma de tierra.

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Protector contra sobre tensiones eléctricas

XVIII. MÉTODOS DE PROTECCIÓN Y NECESIDADES DE INSTALACIÓN DE

UN PARARRAYOS.

Tanto en Europa (donde caen menos rayos que en nuestros países latinoamericanos), como en Norteamérica, se ha debatido mucho sobre los métodos de protección, tanto así que en misma Europa permanecen los dos estándares de protección, el llamado Franklin/Faraday, que es el tradicional, y el de puntas de inicio (early streamers en inglés). En EUA, el estándar aprobado por la asociación contra el fuego (NFPA) es el Franklin/Faraday y, se conoce como NFPA-780. El otro, no fue aceptado como parte del estándar, ya que se considera de efectividad igual que una punta del tipo Franklin.

Los equipos y estructuras son clasificados según su necesidad de protección contra descargas atmosféricas.

PRIMERA CLASE.- Las estructuras de esta clase, requieren de poca o ninguna protección. El requisito es que verdaderamente estén conectados a tierra. Ejemplos de esta clase son: a) Todos las estructuras metálicas excepto tanques u otras estructuras que contengan materiales inflamables.

b) Tanques de agua, silos y estructuras similares, construidas mayormente de metal.

c) Astas bandera construidas de algún material conductor.

SEGUNDA CLASE.- Esta clase consiste de edificios con cubierta conductora y estructura no conductora, tal como edificios con cubierta metálica. Este tipo requiere de conductores para conectar la cubierta a electrodos en la tierra.

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TERCERA CLASE.- Esta clase consiste de edificios con estructura metálica y cubierta no conductora. Este tipo requiere de terminales aéreas conectadas a la estructura y fuera de la cubierta para actuar como terminales pararrayos.

CUARTA CLASE.- Esta clase consiste de estructuras no metálicas, que requieren una protección. Se incluyen en esta clase: a) Edificios de madera, piedra, ladrillo u otros materiales no conductores, sin elementos de refuerzo metálicos. b) Chimeneas. Aún con elementos de refuerzo, éstas deben tener una

gran protección contra rayos, con terminales aéreas, cables de bajada y electrodos de aterrizado.

QUINTA CLASE.- Una quinta clase consiste de aquellas cosas cuya pérdida puede ser de consecuencias, y que normalmente recibe un tratamiento pararrayos completo, incluyendo terminales aéreas, cables de bajada y electrodos de aterrizado. Entre éstas están: a) Edificios de gran valor estético, histórico o intrínsico. b) Edificios conteniendo combustibles o materiales explosivos. c) Estructuras conteniendo sustancias que pueden ser peligrosas si se derraman como consecuencia de una descarga.

d) Tanques o conjuntos de tanques.

e) Plantas de energía y estaciones de bombeo.

f) Líneas de transmisión.

g) Subestaciones eléctricas.

XIX. GRAFICACION DEL SISTEMA

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1) CABEZAL O PUNTA: Este es elemento que atrae al rayo, permitiendo dirigir la corriente de descarga del rayo hacia la puesta a tierra.

2) BASE O PIEZA DE ADAPTACION: La pieza de adaptación permite la unión entre el cabezal o punta con el mástil.

3) MASTIL: Elemento que permite instalar al cabezal o punta en la posición (altura) adecuada.

4) PROTECTOR DEL MASTIL DE ANTENA: Elemento que permite la puesta a tierra instantánea del mástil de antena en el momento de la caída del rayo. Permanece aislado en condiciones normales.

5) ANCLAJE DEL MASTIL: Debe realizarse al menos en dos puntos; o si se instalo en forma de torre, debe poseer 3 vientos desfasados 120º entre si, y cada viento debe poseer al menos dos aisladores.

6) CONDUCTOR BAJANTE: Conductor de cobre de al menos 50 mm², destinado a encaminar la corriente del rayo desde el cabezal o punta hasta la toma a tierra.

7) SOPORTES AISLADOS PARA EL CONDUCTOR BAJANTE: Fija el conductor de bajada en toda su trayectoria para evitar movimientos del mismo. Normalmente contiene un aislador de porcelana con un orificio pasante.

8) CONTADOR DE DESCARGAS: Indica los impactos recibidos por la instalación de protección.

9) JUNTA DE CONTROL: Permite desconectar la toma de tierra con el fin de efectuar la medición de la resistencia de la misma.

10) TUBO DE PROTECCION: Caño o media caña de hierro o chapa galvanizada para protección mecánica del conductor bajante.

11) TOMA DE TIERRA

CONCLUSIÓN

Es muy importante conocer los métodos para la colocación de pararrayos, ya que si bien es cierto que no existe la certeza de donde ni cuando se va a producir una descarga atmosférica (rayo), si se puede prevenir las consecuencias producidos por estos a través de la colocación de dispositivos, tomando en cuenta según el tipo de uso para determinar la protección mas adecuada en contra de los rayos.

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XX. BIBLIOGRAFÍA

https://sertec1.sslpowered.com/sertec.com.py/telergia/telergia/informaciones/tomas_tierra14.html

http://www.ruelsa.com/notas/tierras/pe50.html

http://www.cibernautica.com.ar/rayosycentellas/index.htm

http://www.electricasas.com/electricidad/protecciones/pararrayos/sistema-externo-de-proteccion-contra-el-rayo/

http://es.wikipedia.org/wiki/Pararrayos

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http://www.arquimaster.com.ar/articulos/articulo51.htm

 

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