UNIVERSIDAD FERMIN TOROVICE-RECTORADO ACADEMICO

FACULTAD DE INGENIERIA

DESCARGAS ELECTRICAS

Autor:Alba Barrios

C.I: 16.415.174

Protección de descarg as atmosféricas.

Un rayo es una descarga eléctrica desde una nube hasta la tierra o una superficie cargada de energía, estos se producen cuando ocurren grandes movimientos de masas, aire y agua en el interior de las nubes con cargas positivas y negativas, la descarga ocurre por la gran diferencia de potencial que hay entre esta nube y la superficie terrestre, incluso estas descargas desprenden luz y ruido. Es de saber de todos que los rayos y descargas atmosféricas son de gran riesgo para todos, tanto animales como personas, y cualquier equipo eléctrico y obviamente las transmisiones que se dan en el medio. Debemos saber que las descargas de rayos adquieren una importancia de gran ímpetu, pues cuando se estiman los daños que estos pueden ocasionar económicamente en equipos, ya sean estos impactos directos o no; las perdidas pueden millonarias; para todo conocedor de los sistemas puesta a tierra es indispensable conocer las zonas geográficas en donde son mas propensos a ocurrir estas descargas, para de esta manera, atenerse y estar preparados con el equipo y la protección correspondiente que amerite la región y la estructura a proteger. Se dice que en nuestro planeta se forman unas 2000 tormentas y que hay un aproximado de 100 rayos que descargan sobre la tierra cada segundo, entonces, a sabiendas de esto, el riesgo de daño a través de una descarga eléctrica es grande. Con la siguiente imagen podremos ser más claros y observar lo que pasa cuando se forma un rayo.

Protecciones.

Para saber de que manera proteger correctamente una zona determinada, se debe tener en cuenta los detalles de esa región, como la incidencia de los rayos en la misma y que tipo de equipo, empresa o maquinaria e industria se busca proteger, además de un adecuado sistema puesta a tierra. El propósito general de protección es desviar la energía del rayo al suelo y es más complejo que la instalación de un pararrayo, es en este momento donde se debe optar por la mejor opción de un Sistema de Protección Contra Rayo (SPCR). Una correcta protección esta dotada de dos partes, una externa contra impactos directos y otra interna contra sobretensiones.

Protecciones externas de impacto directo: algunas zonas son las más propensas a estos impactos como lo son edificios y zonas abiertas. El primer mas usado sistema usado es la Punta Franklin, o mejor conocido como pararrayos, estos consisten en un mástil metálico con un cabezal captador que puede tener muchas formas en función de su funcionamiento:

puede ser en punta, multipuntas, semiesférico o esférico y debe sobresalir por encima de las partes más altas del edificio o la zona a proteger; aquí el cabezal está unido a una toma de tierra eléctrica por medio un cable de cobre conductor. El propósito general del pararrayos es proteger una zona de forma cónica con el vértice en el cabezal; el radio de la zona de protección depende del ángulo de apertura de cono, y éste a su vez depende de cada tipo de protección.

La otra opción de protección es el Tendido, este normalmente se usa en edificios o zonas de forma irregular y muy singulares, consta de uno o varios conductores aéreos, una bajante en cada extremo de los conductores. Una toma de tierra por bajante y una unión equipotencial de las tomas de tierra y circuito general de tierras, consiste en tender por encima de la zona a proteger una red de hilos conductores fijados sobre postes independientes.

El tercer tipo de protección es el de la Jaula de Faraday, está constituido por una red de conductores, dispuestos por todo el exterior del edificio o estructura a proteger, este se realiza en el techo y esta provista de pequeñas Puntas Franklin, la jaula se une al suelo a través de las bajantes que van a las tomas de tierra individuales y posteriormente unidas al anillo de tierras y el  numero de conductores de bajada y de puestas a tierra, confiere a este sistema una gran fiabilidad de protección contra campos electromagnéticos.

El cuarto y ultimo sistema de protección es el de Cebado, este sistema tiene un dispositivo de cebado como lo indica su nombre, que asegura una mayor altura del punto de impacto del rayo; ahora, este sistema funciona de la siguiente manera: cuando se dan ciertas condiciones atmosféricas en donde se cargan eléctricamente las nubes, se crea un campo eléctrico de miles de voltios metro entre las nubes y la tierra, mientras que esto ocurre, el sistema de cebado capta y almacena la energía de la atmósfera en su interior, luego, el cabezal emite un trazador ascendente en forma de impulso de alta frecuencia a partir de la energía almacenada cuando el control de carga detecta que está próxima la caída de un rayo. Mediante el trazador ascendente, se facilita un camino ionizado de baja impedancia para la descarga hacia tierra de la energía almacenada en la nube, a través del conductor bajante de la instalación, neutralizando el potencial de tierra; es decir, que este sistema a diferencia del resto, logra atraer la línea del rayo para que caiga sobre este.

Índice de riesgo

Es de vital importancia denotar el índice de riesgo de las descargas eléctricas, para así evitar perdidas tanto materiales como humanas, en ocasiones cuando estas descargas ocurren las perdidas monetarias son incontables, por esta y mas razones de seguridad debemos hacer y conocer este índice de riesgo.

Existe una escala que nos indica que tan importante es o no la puesta de un sistema de protección de rayos.

0 - 30 31- 60 Más de 60Sistema de protección opcional

Se recomienda una protección.

La protección es indispensable

Con un índice desde la letra A hasta la letra G. el índice de riesgo A va a tener un valor dependiendo del tipo de estructura, función y espacio que tenga. El valor del índice B esta relacionado con el material de construcción de la estructura y su techo. Índice C, relacionado con el contenido o tipo de inmueble. D indica el grado de aislamiento. E indica el tipo de terreno. F indica la altura de la estructura y G el número de días de tormenta por años. La suma de todos estos valores según donde corresponda indicaran el índice al que corresponde.

Componentes de un sistema de descargas atmosféricas.

Terminaciones en aire: estas terminaciones son las que constan de varas o mallas de conductores ubicadas en los techos y bordes de las estructuras. Los de malla forman enrejados y se conectan proyecciones metálicas, que incluyen varas.

Conductores de bajada y de conexión: Componente de una instalación exterior destinada a conducir las corrientes de descargas atmosféricas del dispositivo de captura a la puesta a tierra. Los conductores de bajada pueden, cuando proceden, desempeñar el papel de captador, y en el caso de edificios de gran altura, pueden prevenir los efectos perjudiciales de un impacto lateral; estos son los que proporcionan una baja impedancia hacia la parte inferior de la estructura para eliminar o minimizar las diferencias de potenciales. Lo ideal seria que estas estuvieran ubicadas simétricamente alrededor de la estructura, para reducir la corriente de falla en cada una. Se recomienda que los conductores de bajada sean cortos y directos, y no formen ángulos rectos, deben ser fuertes y bien fijados de forma segura para que soporte las descargas. debe evitarse que tengan algún acodamiento o remonte y el trazado de los conductores de bajada debe ser elegido de manera que evite la proximidad de conducciones eléctricas y su cruce.

Terminal de tierra:

TERMINAL DE TIERRA

Este puede consistir de un anillo de cobre enterrado (designado en EE.UU. como contrapeso) que rodea la estructura y/o barras de tierra verticales. Se requiere que la impedancia del Terminal de tierra (es decir, después de una conexión de bajada) sea máximo de 10 ohm. El aluminio no se permite para uso bajo tierra. Cada conductor de bajada debe tener su propio electrodo de tierra Terminal y estos normalmente están conectados entre sí para formar un anillo, con electrodos horizontales usados para interconectarlos y ayudar a reducir la impedancia global. Los terminales de tierra más comunes son barras de al menos 1,5 m de longitud, con un mínimo para cada sistema de 9 m.El anillo ayuda a lograr una ecualización de potencial en la superficie del suelo, además de controlar el potencial. Esto último ayuda a reducir el voltaje de contacto que puede experimentar una persona en contacto con el conductor de bajada durante una descarga atmosférica. Aunque las otras partes del sistema de protección pueden diseñarse eléctricamente aisladas, el arreglo de electrodos no debe serlo. La instalación completa debe subir conjuntamente su potencial, para evitar diferencias de voltaje excesivo y esto significa que el Terminal de tierra debe ser conectado al resto de los electrodos de tierra y en lo posible diseñado como una entidad. En el interior de edificios, es necesario contactar a la compañía eléctrica si el sistema de protección contra descarga atmosférica se conecta al terminal de tierra. Aunque esto puede causar un potencial más elevado en el sistema de puesta a tierra externo, la conexión generalmente es necesaria para asegurar que todas las estructuras metálicas expuestas estén conectadas.Normalmente la protección contra descarga atmosférica y las tierras del sistema de potencia deben interconectarse. Donde esto no es deseable por razones técnicas, entre ellas puede instalarse un «ecualizador de potencial de tierra». Este interconectará los sistemas de puesta a tierra si el voltaje entre ellos excede un determinado valor, típicamente varios cientos de volts

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