UNIVERSIDAD FERMIN TORO VICE-RECTORADO ACADEMICO FACULTAD DE INGENIERIA
LAS DESCARGAS ELECTRICAS TU REVISTA EN LINEA
Autor: Francisco Da Silva C.I: 20.273.350
La 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. Tipos de descargas Una 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. Se considera que sólo 10 % de los rayos son del tipo positivo es decir transportan carga eléctrica positiva. Valores que pueden obtenerse de la medición de una descarga
Este es un típico ejemplo de que en la física aún no está todo escrito, como vemos los puntos de impacto, están muy cerca de estructuras metálicas más elevadas, y aun así, el rayo no las tocó. Claves para un buen proyecto de protección •
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Los conductores de bajada son distribuidos a lo largo del perímetro de la edificación, de acuerdo con el nivel de protección, con preferencia para las esquinas principales. En edificaciones encima de 20 metros de altura, los conductores de bajadas entre dos anillos intermediarios horizontales deben tener el mismo tamaño que los conductores de captación, debido a la presencia de descargas laterales.
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Para minimizar los daños estéticos en las fachadas y en los niveles de las terrazas, se pueden utilizar conductores chatos de cobre.
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Una malla de aterramiento debe ser hecha con cabos de cobre desnudos de #50mm² a 0,5m de profundidad en el suelo, interconectando todas las bajadas.
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Los electrodos de aterramiento tipo copperweld deben tener una alta capa (254 micrones). Los electrodos de baja capa no son permitidos.
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Las conexiones enterradas deben ser de preferencia con soldadura exotérmica. Si fueran usados conectores de ahogo, debe instalarse una caja de inspección sólo para protección y manutención del conector.
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Las ecualizaciones de potencias deben ser ejecutadas en el nivel del suelo y a cada 20 metros de altura, donde son interconectadas todas las mallas de aterramiento, bien como todas las plumadas metálicas, además de la propia estructura de la edificación.
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Las cañerías de gas con protección catódica no pueden ser vinculados directamente. En este caso se debe instalar un DPS tipo centellador.
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Hay que recordar que el cobre es el mejor conductor de energía y tiene un papel fundamental en la instalación de los pararrayos que protegen el patrimonio de su vida.
Mitos y verdades Se oye decir que “Un rayo no cae dos veces en un mismo lugar”. Está comprobado que un rayo puede caer más de una vez en un mismo lugar. Otras creencias populares contribuyen a que las personas tengan dudas sobre este asunto y continúen arriesgándose. Una de las más comunes es la de pensar que están protegidos por el pararrayos del vecino. Gran error. Hay una confusión incluso mayor. Muchos creen que los pararrayos pueden atraer los rayos a sus edificios y, por miedo, se rehúsan a instalarlos. En realidad, el Pararrayos es un camino seguro para conducir la energía generada por el rayo a la tierra. Otra duda común es si los pararrayos protegen o no los equipos electrónicos. Para eso deben ser usados un aterramiento eléctrico (cable a tierra) y supresores de brotes. Todo el sistema de aterramiento debe ser equipotencializado.
Protección contra descargas atmosféricas Elementos de un sistema de protección tradicional: -
Capacitores aéreos determinan el punto de descarga
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Cables y hasta la misma estructura (torre / edificio) conducen la descarga hasta el sistema de disipación.
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Sistema de disipaci贸n: conjunto de jabalinas, anillos y radiales que aseguran el pasaje de la corriente de la descarga hasta la tierra. ACOPLAMIENTO La descarga a trav茅s de los conductores de bajada inducen transitorios en el cableado interno
ACOPLAMIENTO CAPACITIVO
DESCARGA DE LA INSTALACION SIN PUESTA A TIERRA
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: a. Rayo intra nube: es el tipo más común de descarga. Ocurre entre centros de carga opuestos dentro de la misma nube de tormenta. b. 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.
c. 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.
Una protección perfecta, del 100% efectiva, es prácticamente imposible, y toda protección se diseña sobre la base de un riesgo o compromiso estadístico o de probabilidad. Sin embargo, es posible definir criterios generales para la protección de equipos electrónicos en edificios, que son de aceptación general. Se recomienda seguir este plan de protección que consta de los seis puntos siguientes: 1- Captura del impacto del rayo directo en puntos preferentes y conocidos. Esto significa la instalación de uno o más terminales aéreos de captación en los edificios. 2- Conducir la descarga a tierra de una forma segura a través de una ruta conocida. Se debe instalar uno o más sistemas de conducción o bajantes a tierra. 3- Disipar a tierra las descargas del rayo. Esto requiere la instalación y mantenimiento de un sistema de puesta a tierra efectivo y de baja impedancia. 4- Eliminar inducciones a través de tierra o lazos de tierra. Se requiere la planificación cuidadosa, la creación de un único sistema de puesta a tierra y la consideración práctica para la instalación de los equipos. Una red de tierras de baja impedancia es esencial. 5- Proteger todas las líneas de potencia que entren en la estructura o edificio contra sobretensiones. Se requiere la instalación de protectores o filtros reductores específicos contra sobretensiones, equipos estabilizadores, sistemas de alimentación ininterrumpida y otras medidas dependiendo de las circunstancias de cada lugar. 6- Proteger todas las líneas de datos y de señal que entren o salgan de la estructura o edificio contra sobretensiones. Esto implica la instalación de cajas, barreras y aparatos de protección de alta velocidad y la correcta puesta a tierra de los cables apantallados. La instauración de estos seis puntos es importante, ya que no considerar uno de esos puede conducir inevitablemente, a hacer vulnerable al equipo a los daños provocados por dichos efectos. Pararayos Un sistema pararrayos es un elemento que se compone de tres partes: Parrayo propiamente dicho Cable o elemento conductor Tierra Física (en el caso de embarcaciones, el elemento que asegure contacto eléctrico con el agua).
Factores Determinantes en un Pararayos 1. Conductividad La resistencia total desde el pararrayos hasta la placa será de menos de 0,03 ohms. 2. Conexionado y disposición Las interconexiones deben ser mínimas; La trayectoria será lo más sencilla posible, evitando curvas pronunciadas y ángulos rectos, según se detalla a continuación: La sección del conductor de bajada será de cobre de 50 mm2, por lo menos. El elemento receptor (punta del pararrayo) deberá estar dispuesto de tal forma que sobresalga por lo menos 15 cm con respecto a cualquier otro elemento que este montado. 3. Placa de descarga y puesta a masa: la placa de contacto directo con el agua será de cobre, de más de 0,2 m2 de superficie, y de un espesor que no sea inferior a 4 mm, fijado en una posición tal que se encuentre en todo momento en contacto con el agua, en cualquier condición de navegación. 4. Precauciones. Todo elemento por el cual circula corriente provoca un campo magnético alrededor del mismo, se deberá prestar atención entonces en la ubicación del instrumental eléctrico, electrónico y de navegación. Debe evitarse el uso de combinación de metales que formen cuplas galánicas o electrolíticas tal que aceleren la corrosión en presencia de humedad o en inmersión directa. Si es impráctica emplear la combinación conveniente, pueden reducirse los efectos de la corrosión con revestimientos adecuados o conectores especiales.
AGRADECIMIENTO A TODOS NUESTROS LECTORES PROXIMAMENTE NUEVAS PUBLICACIONES PUBLICADO 30 DE ENERO DE 2013